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        掘進(jìn)巷道超前探放水工程實(shí)踐研究

        2019-12-27 06:10:38趙方重趙玉龍
        山東煤炭科技 2019年12期
        關(guān)鍵詞:孔口水文地質(zhì)含水層

        趙方重 趙玉龍

        (濟(jì)寧市金橋煤礦,山東 濟(jì)寧 272200)

        1 概述

        南四軌道巷西臨F22支2斷層,其落差0~20m,位于斷層的下盤區(qū)域,掘進(jìn)期間可能會(huì)揭露其次生斷層,在一定程度上受斷層突水威脅;另外掘進(jìn)期間受3煤底板砂巖含水層的影響。根據(jù)礦井水文地質(zhì)資料及一采區(qū)、二采區(qū)、五采區(qū)采掘揭露的水文地質(zhì)資料分析[1],3煤底板砂巖水富水性弱,補(bǔ)給條件差,主要以靜儲(chǔ)量為主,無(wú)外來(lái)水源導(dǎo)入時(shí),水量很小,涌水量一般不大于10m3/h,且經(jīng)過一段時(shí)間疏放后涌水量迅速減小,直至消失。本著“預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、有疑必探、先探后掘、先治后采”的防治水原則[2],特在南四軌道巷預(yù)留的鉆探硐室內(nèi)進(jìn)行超前探放水,查明前方巖層富水性,避免水害的發(fā)生。

        地質(zhì)測(cè)量科綜合分析三維地震勘探及精細(xì)化解釋資料[3],編制了《南四軌道巷1#探水硐室超前探放水設(shè)計(jì)》。設(shè)計(jì)鉆孔3個(gè),實(shí)際施工鉆孔3個(gè),自2019年5月22日開始施工,截至2019年6月1日施工完畢,采用“三八制”作業(yè),累計(jì)鉆進(jìn)進(jìn)尺375m,探明了巷道前方水文地質(zhì)條件。

        2 方案設(shè)計(jì)

        2.1 探水鉆孔超前鉆距和止水套管長(zhǎng)度的確定

        南四軌道巷迎頭巖性為砂質(zhì)泥巖,含砂質(zhì)結(jié)核體,結(jié)合附近的補(bǔ)4-1鉆孔揭露的巖性分析,巷道頂板距離3煤層約25m,巷道底板距離三灰含水層約28m。本次超前探測(cè)主要在3煤底板巖層中鉆進(jìn),由于距離三灰含水層較近,主要受三灰含水層的影響。經(jīng)過東翼軌道石門及東翼第三聯(lián)絡(luò)巷前期疏放三灰含水層,目前三灰含水層水位基本維持在-368m左右,水壓為0.9MPa,應(yīng)采用加設(shè)孔口管的方式進(jìn)行鉆探。為確保施工的安全,孔口管長(zhǎng)度不應(yīng)小于5m,選用5.7m。

        2.2 鉆孔位置

        本次鉆探施工地點(diǎn)為南四軌道巷1#探水硐室南幫,探水硐室已在巷道迎頭掘進(jìn)時(shí)施工完畢,為探放水與巷道掘進(jìn)平行作業(yè)創(chuàng)造了先決條件。

        2.3 鉆孔參數(shù)

        表1 南四軌道巷超前探放水鉆孔參數(shù)表

        2.4 鉆孔結(jié)構(gòu)

        先用Φ133mm不取芯鉆頭鉆進(jìn)6m,埋Φ108mm孔口管5.7m,注水泥漿并試壓,承壓達(dá)到2MPa以上而不漏水后,再用Φ75mm不取芯鉆頭鉆進(jìn)至終孔。

        2.5 設(shè)備

        選用ZDY1900S型鉆機(jī)。

        2.6 鉆孔施工順序

        3#→2#→1#。

        3 施工主要技術(shù)要求

        (1)為保證鉆孔施工方位的準(zhǔn)確性,在鉆孔施工前,由礦井測(cè)量人員根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)行放線,嚴(yán)格按線施工。

        (2)依據(jù)《煤礦防治水細(xì)則》孔口管長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為5.7m,每個(gè)鉆孔內(nèi)安裝的孔口管均用四棵錨桿固定,孔口管和煤巖壁間用水泥加水玻璃封堵(如圖1)。

        圖1 孔口管安裝布置圖

        (3)用ZBQ-27/1.5型煤礦用注漿泵往孔口管內(nèi)壓注水泥和速凝劑混合漿液,注完漿,待其凝固24h后,掃孔至6.5m,用注漿泵壓注清水,進(jìn)行清水耐壓試驗(yàn)??卓诠艹袎毫υ?MPa以上而不漏水,說明孔口管埋設(shè)合格,否則應(yīng)再次注漿試壓,直到孔口管承壓2MPa而不漏水。測(cè)壓時(shí)間不得小于半小時(shí)。

        (4)孔口管埋設(shè)合格后,裝上控水大閥門,并根據(jù)需要安裝水壓表,然后用Φ75mm不取芯鉆頭鉆進(jìn)。

        (5)嚴(yán)格丈量鉆桿長(zhǎng)度,每加一根鉆桿記錄一次,并根據(jù)鉆屑判斷巖性變化情況,做好孔深及巖性記錄。

        (6)記錄鉆孔內(nèi)出水點(diǎn)距孔口的長(zhǎng)度,測(cè)量水量及水壓大小,并及時(shí)填寫班報(bào)表。

        對(duì)于保肢失敗的患者,不僅身體上痛苦,心理上也有巨大傷害,經(jīng)濟(jì)上需承受巨大壓力[1]。導(dǎo)致患者截肢的危險(xiǎn)因素眾多,本研究所指的保肢失敗主要有以下2種情況:一種是保肢手術(shù)后肢體未能成活,另一種是肢體雖成活但由于引起嚴(yán)重并發(fā)癥、中途放棄保肢或后期肢體功能差、畸形嚴(yán)重而延期截肢[2]。

        4 鉆探施工情況

        4.1 鉆孔施工參數(shù)表

        表2 南四軌道巷1#探水硐室超前探放水鉆孔參數(shù)及施工情況匯總表

        4.2 施工情況描述

        (1)孔口管安裝

        1#~3#鉆孔均先用Φ133mm不取芯鉆頭鉆進(jìn)7m,然后使用6m長(zhǎng)Φ108mm孔口管,并使用錨桿將孔口管錨固在巷幫相應(yīng)位置,使用水泥漿糊孔。管壁與孔壁之間壓注水泥漿進(jìn)行固孔,待其凝固24h后進(jìn)行掃孔、清水試壓。試水壓力不低于2MPa,保壓時(shí)間不低于30min,不漏水說明孔口管安設(shè)合格。

        (2)施工過程

        ① 2019年5月22日~23日,1#~3#鉆孔分別鉆進(jìn)7m,孔徑Φ133mm。

        ② 2019年5月24日,1#~3#鉆孔的孔口管的安裝(長(zhǎng)度6m,孔徑Φ108mm),其中3個(gè)鉆孔注漿共使用水泥400kg、速凝劑25kg。

        ③ 2019年5月27日~28日,3#鉆孔掃孔、試壓合格,鉆進(jìn)130m,孔徑Φ75mm。鉆進(jìn)過程中未出水,未揭露煤層。

        ④ 2019年5月29日~30日,2#鉆孔掃孔、試壓合格,鉆進(jìn)160m,孔徑Φ75mm。鉆進(jìn)過程中未出水,未揭露煤層。

        ⑤ 2019年5月30日~6月1日,1#鉆孔掃孔、試壓合格,鉆進(jìn)85m,孔徑Φ75mm。鉆進(jìn)過程中63~80.7m見煤,鉆進(jìn)26m位置時(shí)鉆孔出水,初始涌水量約為2.6m3/h。

        5 地質(zhì)及水文地質(zhì)分析

        根據(jù)三維地震數(shù)據(jù)精細(xì)化解釋資料預(yù)計(jì),設(shè)計(jì)1#鉆孔應(yīng)穿過3煤,2#、3#鉆孔在3煤底板巖層中鉆進(jìn)。實(shí)際1#鉆孔揭露3煤。各鉆孔鉆探地質(zhì)情況分析如下。

        (1)1#鉆孔。沿182°方位角鉆孔施工,仰角30°,63~83.7m見煤,與預(yù)計(jì)見煤層位位置相差不大,為F12斷層下盤煤層,終孔深度85m。鉆進(jìn)26m位置時(shí)鉆孔出水,水量較小,初始涌水量約為2.6m3/h。

        (2)2#鉆孔。沿182°方位角鉆孔施工,仰角2°,未揭露煤層,終孔深度160m,鉆孔未出水。

        (3)3#鉆孔。沿182°方位角鉆孔施工,俯角2°,未揭露煤層,終孔深度130m,鉆孔未出水。

        綜合1#~3#鉆孔施工情況及區(qū)域地質(zhì)資料分析,南四軌道巷位于F12斷層下盤煤層底板,沿巷道掘進(jìn)方向煤層傾角7°#8°,煤層厚度約7.3m。

        鉆探過程中僅1#鉆孔有少量出水,初始涌水量約為2.6m3/h,2#孔、3#孔均未出水。根據(jù)鉆探層位及區(qū)域水文地質(zhì)資料分析,1#鉆孔涌水為3煤層底板砂巖裂隙水。

        6 結(jié)論與建議

        (1)通過本次超前探放水工作,預(yù)計(jì)南四軌道巷1#探水硐室前方160m范圍內(nèi)巖層富水性較弱,對(duì)巷道的安全掘進(jìn)無(wú)較大影響。

        (2)防治水人員需加強(qiáng)南四軌道巷及南四膠帶巷掘進(jìn)期間現(xiàn)場(chǎng)水文地質(zhì)條件觀測(cè),如有頂板淋水、底板滲水等異常水文地質(zhì)情況時(shí),立即分析原因,查明出水水源。

        (3)為確保南四軌道巷及南四膠帶巷在本次超前探放水范圍外安全掘進(jìn),杜絕水害的發(fā)生,需以循環(huán)探水的方式實(shí)現(xiàn)巷道安全掘進(jìn)。

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