王 強(qiáng)

（山西焦煤集團(tuán)霍州煤電集團(tuán)晉北煤業(yè)有限公司，山西 忻州 035100）

超前鉆探是煤礦采掘工作面水害防治重要技術(shù)手段，合理的探放水設(shè)計不可有效消除工作面水害威脅，保證工作面安全高效采掘，但在實(shí)際生產(chǎn)過程中，煤礦探放水施工還存在很多問題，主要表現(xiàn)在探水鉆孔布置不合理、封孔質(zhì)量差、安全措施不到位等，從而降低了探放水施工效率，無法起到預(yù)期的探放水施工效果。本文以1031巷為例，對施工巷道采取了合理有效的探放水施工效率，并對其應(yīng)用效果進(jìn)行分析。

1 概 述

山西焦煤集團(tuán)霍州煤電集團(tuán)晉北煤業(yè)有限公司1031巷位于井田一采區(qū)，東北部與一采區(qū)回風(fēng)、皮帶、軌道巷相鄰；東南部與井田邊界相鄰；西南部與原牛泥煤礦2005-2006年采空區(qū)相鄰；西北部以采區(qū)邊界為界。

1031巷設(shè)計長度為922m，巷道設(shè)計斷面規(guī)格寬×高=4.5×3.5m，巷道掘進(jìn)煤層為石炭系5上#煤層該煤層結(jié)構(gòu)簡單，煤層厚度3.3～6.9m,平均厚5.1m，1031巷沿煤層底板平行掘進(jìn)，煤層頂?shù)装鍘r性如表1所示。

根據(jù)晉北煤礦提供工作面物探資料顯示，1031巷工作面地表無水體，僅雨季時部分溝谷有間歇性流水。蓋山厚度為80～150m，對工作面回采影響不大。工作面回采期間主要充水水源為5上#煤層頂板之上石炭系太原組頂板砂巖、薄層灰?guī)r裂隙水，5上#煤層間距為11.5m，共計含水量為5583m3，水壓為1.3MPa，預(yù)計工作面平均涌水量達(dá)4.2m3/h，對巷道掘進(jìn)影響較大。

表1 石炭系5上#煤層頂?shù)装鍘r性匯總表

2 超前鉆探施工設(shè)計

為了保證巷道掘進(jìn)安全，消除巷道上覆巖層裂隙水患，決定對1031巷采取超前探放水施工設(shè)計。

2.1 鉆放水施工設(shè)備

1）鉆孔設(shè)備：1031巷采用型號為ZY-750D煤礦用全液壓鉆機(jī)配套直徑為63mm，長度為1.5m中空鉆桿以及直徑為75mm八翼鉆頭聯(lián)合進(jìn)行鉆孔施工，鉆機(jī)功率為22KW，鉆進(jìn)壓力為25MPa。

2）封孔設(shè)備：2ZBQ-5/4注漿泵一臺、PKN型封孔器兩個、直徑為130mm擴(kuò)孔鉆頭兩個、長度為3.0m，直徑為110mm孔口鋼管4根、直徑為16mm注漿軟管1根、XZFKL-I型封孔注漿化學(xué)粘接材料兩桶。

2.2 鉆孔布置參數(shù)

1）1031巷共計布置兩排探水鉆孔，其中仰斜鉆孔一排，主要用于對頂板裂隙水進(jìn)行鉆探，水平鉆孔一排，主要用于工作面前方及煤柱兩側(cè)含水層探測。

2）仰斜鉆孔共計5個（1#-5#），鉆孔深度為60m，鉆孔直徑為75mm，鉆孔仰角為17°，鉆孔間距為0.8m，鉆孔施工在距頂板0.5m出煤壁上，其中1#鉆孔水平角為0°，2#、4#鉆孔水平角為10°，3#、5#鉆孔水平角為20°，如圖1所示。

圖1 1031巷超前探水鉆孔布置示意圖

3）水平鉆孔共計3個（6#-8#），鉆孔深度及直徑與仰斜鉆孔一致，鉆孔垂直煤壁布置，鉆孔間距為1.6m，鉆孔距頂板間距為1.5m，6#鉆孔水平角為0°，7#、8#鉆孔水平角為20°。

2.3 鉆孔封孔工藝

為了提高仰斜鉆孔封孔質(zhì)量，保證探放水施工安全，決定對探水鉆孔采取“兩堵一注”封孔工藝。

1）1031巷鉆孔封孔長度為11m，當(dāng)鉆孔施工至11.5處時停止繼續(xù)鉆進(jìn)更換擴(kuò)孔鉆頭進(jìn)行擴(kuò)孔施工，擴(kuò)孔深度為11m，擴(kuò)孔后鉆孔直徑為130mm。

2）鉆孔擴(kuò)孔后對鉆孔內(nèi)安裝孔口套管，套管主要為長度為3.0m，直徑為110mm鋼管，共計4根，相鄰兩根鋼管之間采用絲扣式連接，孔口管安裝后對孔底采用膨脹水泥進(jìn)行封堵，封堵長度為0.5m，如圖2所示。

3）在孔口管與鉆孔壁之間埋入一根直徑為16mm注漿軟管，然后在距孔底、孔口0.5m處分別安裝一個PKN型封孔器，并對孔口段繼續(xù)采用膨脹水泥進(jìn)行封堵，從而使鉆孔中部形成環(huán)形封堵空間。

4）環(huán)形封堵空間形成后，將注漿軟管與2ZBQ-5/4注漿泵連接，然后對環(huán)形封堵空間高壓注入XZFKL-I型封孔材料，注漿壓力為1.5MPa，單孔注漿時間穩(wěn)定在10min。

5）鉆孔封孔后在外露端孔口管安裝壓力表及法蘭盤，然后對鉆孔內(nèi)高壓注水進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，注水壓力一般為水壓的1.5～2倍，1031巷鉆孔注水壓力為2.0MPa，注水穩(wěn)定時間不得低于15min，注水過程中未發(fā)現(xiàn)鉆孔竄動，煤壁滲水即可視為鉆孔封孔質(zhì)量完好。

圖2 1031巷探水鉆孔“兩堵一注”封孔工藝示意圖

3 安全技術(shù)措施

1）鉆孔施工前應(yīng)在鉆場附近施工一個臨時水倉，并施工一條排水溝與盤區(qū)水倉連接，若巷道掘進(jìn)長度大于500m時每隔200m需布置一個臨時水倉，水倉容積不得低于8m3。

2）鉆孔施工前應(yīng)對工作面煤壁、頂板進(jìn)行加固，防止水壓作用導(dǎo)致煤壁片幫、頂板冒落事故發(fā)生，可對鉆場煤壁進(jìn)行馬麗散注漿加固，對頂板支設(shè)工字鋼棚進(jìn)行加固。

3）鉆孔施工期間應(yīng)實(shí)時記錄鉆孔深度及出水情況，若發(fā)現(xiàn)鉆孔出現(xiàn)淋水、頂鉆現(xiàn)象應(yīng)立即停止鉆進(jìn)，嚴(yán)禁拔出鉆桿，記錄出水量及水壓，并及時匯報地測科、總工程師。

4）當(dāng)掘進(jìn)煤層賦存發(fā)生變化時，在保證安全距離的前提下，應(yīng)及時調(diào)整鉆孔深度及角度，保證對掘進(jìn)巷道范圍的全覆蓋。

5）探放水施工時必須安排專職的瓦檢工對鉆場附近進(jìn)行瓦斯檢測，當(dāng)瓦斯?jié)舛瘸^0.8%時必須立即切斷鉆機(jī)電源，并將工作面施工人員撤出工作面，并對鉆場進(jìn)行加強(qiáng)通風(fēng)。

6）在放水期間應(yīng)隨時觀測孔口管情況，若水壓大于2.0MPa時必須安裝兩套控水閘閥，以及泄壓裝置，保證放水穩(wěn)定，避免出現(xiàn)因水壓大出現(xiàn)孔口管竄動，降低封孔質(zhì)量，導(dǎo)致透水事故發(fā)生。

4 結(jié)束語

山西焦煤集團(tuán)霍州煤電集團(tuán)晉北煤業(yè)有限公司地測科，針對1031巷上覆巖層裂隙含水層水壓、含水量大，為了巷道施工安全，提出了合理有效的探放水施工設(shè)計，以及安全技術(shù)措施，通過實(shí)際應(yīng)用取得顯著應(yīng)用效果：

1）1031巷共計施工超前鉆孔120個探水鉆孔，其中濕孔48個，其它為干孔，濕孔主要分布在施工巷道235～476m段以及740～920m段，共計放水量為5569m3，平均水壓為1.1MPa，探放水施工后巷道在后期掘進(jìn)過程中頂板未出現(xiàn)嚴(yán)重淋水現(xiàn)象，最大淋水段位于810～840m處，最大淋水量不足0.7m3/h，基本消除了施工巷道裂隙水威脅。

2）與傳統(tǒng)黃泥砂漿封孔工藝相比，“兩堵一注”新型封孔工藝保證了鉆孔四周裂隙巖體膠結(jié)強(qiáng)度，提高了鉆孔封孔質(zhì)量，有效防止了探放水施工期間因鉆孔封孔質(zhì)量差，導(dǎo)致透水事故發(fā)生；同時對探放水施工期間采取合理有效安全技術(shù)措施，避免了鉆孔施工、放水施工等事故發(fā)生，保證了施工安全。