馬占良

摘要：眾所周知，煤礦能源與人們生活、生產(chǎn)密切相關(guān)。數(shù)據(jù)顯示，煤炭井下透水事故在各重特大事故中占有很大的比例。每一次透水事故的發(fā)生，都是在提醒煤礦技術(shù)管理人員探放水工作的重要性，在加強(qiáng)煤礦企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理的同時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)探放水工作給以足夠的重視，盡量杜絕井下透水事故的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：煤礦掘進(jìn)工作面;探放水;施工方案

引言

探放水作為防治水工作最為直接有效的手段，在其中占據(jù)舉足輕重的地位，長(zhǎng)距離大范圍的探放水工作在一定程度上難以控制由小煤窯采空巷道積存的水害。國(guó)內(nèi)目前推廣的定向鉆進(jìn)技術(shù)在煤礦在探放水實(shí)際探放水工作中，存在施工周期長(zhǎng)、成本高、鉆場(chǎng)要求高等實(shí)際問(wèn)題，且在靶區(qū)本身不準(zhǔn)確的情況實(shí)施定向鉆進(jìn)效果難以評(píng)價(jià)，對(duì)礦井的適應(yīng)性不強(qiáng)。

1工程概述

A礦1208運(yùn)輸巷道位于井下第二采區(qū)，巷道東側(cè)為已完成回采的1207作業(yè)面，西側(cè)為未開(kāi)采煤層，南側(cè)為井田邊界，北側(cè)為采區(qū)運(yùn)輸大巷。1208運(yùn)輸巷道掘進(jìn)施工沿3#煤層底板進(jìn)行，巷道設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為1200m，設(shè)計(jì)截面尺寸（長(zhǎng)×高）為5200mm×3600mm。A礦1208運(yùn)輸巷道在掘進(jìn)作業(yè)中掘進(jìn)至270m處時(shí)，其采空區(qū)側(cè)巷幫發(fā)生滲水現(xiàn)象，滲水量為1.5m3/h。借助鉆探發(fā)現(xiàn)，滲水水源為已回采煤層采空區(qū)積水，含水量預(yù)估超過(guò)2600m3，水壓達(dá)到0.68MPa。當(dāng)巷道掘進(jìn)至340m處時(shí)，巷道頂板出現(xiàn)淋水現(xiàn)象，并隨著巷道的持續(xù)開(kāi)拓而不斷增強(qiáng);當(dāng)巷道掘進(jìn)至360m處時(shí)，頂板淋水量已達(dá)1.7m3/h，對(duì)巷道正常掘進(jìn)造成嚴(yán)重影響。通過(guò)井下地質(zhì)三維勘探可知，頂板淋水主要來(lái)源為頂板覆巖裂隙含水，含水量預(yù)計(jì)在5000m3左右，水壓可達(dá)1MPa以上。有鑒于此，為了確保巷道掘進(jìn)的安全性和有效性，設(shè)計(jì)對(duì)1208運(yùn)輸巷道進(jìn)行超前探放水作業(yè)。

2煤礦掘進(jìn)工作面探放水施工方案

2.1探放水鉆孔布設(shè)參數(shù)設(shè)計(jì)

1208運(yùn)輸巷道掘進(jìn)面探放水施工所用設(shè)備為型號(hào)KHYD-75的電動(dòng)鉆機(jī)，配套使用直徑65mm、長(zhǎng)度1500mm的鉆頭和直徑75mm的三翼探頭。其中，頂板超前鉆孔布設(shè)參數(shù)為：a）在作業(yè)面迎頭布設(shè)探水鉆孔一排，共5個(gè)，每個(gè)鉆孔的鉆設(shè)深度為100m，鉆孔直徑為75mm，鉆孔布設(shè)間隔為1000mm，鉆孔與頂板間隔為1500mm。b）所有鉆孔與頂板呈10°仰角布設(shè)。1#鉆孔與巷幫呈0°夾角，2#和4#鉆孔與巷幫呈10°夾角，3#和5#鉆孔與巷幫呈20°夾角。圖1即為巷道超前探放孔布設(shè)示意圖。c）在完成超前探放水鉆孔的布設(shè)施工后，可向前試探掘進(jìn)作業(yè)70m，超前距與幫距分別為30m和20m。在試探掘進(jìn)范圍內(nèi)，各鉆孔終點(diǎn)位置在橫剖水平面上的間隔均不超過(guò)3m。巷幫超前鉆孔布設(shè)參數(shù)為：a）為了有效規(guī)避相鄰采空區(qū)積水對(duì)巷道掘進(jìn)的威脅，特對(duì)巷道掘進(jìn)面采空區(qū)側(cè)布設(shè)超前鉆孔，鉆孔深度全部為50m，鉆孔直徑為75mm，鉆孔布設(shè)間隔為20m。b）巷道采空區(qū)側(cè)巷幫鉆孔布設(shè)在巷道底板上部1000～2000mm處，并且相鄰的鉆孔采用邁步式布設(shè)方式，邁步間距為1000mm，各鉆孔與巷幫夾角為5°。1208運(yùn)輸巷道超前探放水鉆孔布設(shè)情況如圖1所示。

2.2封孔工藝設(shè)計(jì)

A礦1208運(yùn)輸巷道掘進(jìn)作業(yè)超前探放水鉆孔封孔作業(yè)選擇聚氨酯封孔工藝，單孔封孔長(zhǎng)度不小于11m。作業(yè)時(shí)，首先視同鉆孔鉆進(jìn)12m，隨后停止并改用直徑120mm的擴(kuò)張鉆頭進(jìn)行擴(kuò)孔作業(yè)，鉆孔經(jīng)擴(kuò)孔后其直徑變?yōu)?20mm。鉆孔完成擴(kuò)孔作業(yè)后，在孔內(nèi)布設(shè)孔口管，孔口管長(zhǎng)度3000mm，直徑108mm，共布設(shè)3根，相連的2根孔口管使用絲扣連接。完成孔口管布設(shè)后，在煤壁與底部管之間的間隙內(nèi)充填膨脹水泥進(jìn)行封堵，封堵長(zhǎng)度為500mm，完成對(duì)孔口管底部的封堵后再埋入注漿小管，并使用高壓注漿泵對(duì)其進(jìn)行注漿作業(yè)，注漿漿液即為聚氨酯黏合劑，注漿作業(yè)壓力為1.2MPa。當(dāng)注入的漿液與孔口間隔接近500mm時(shí)，立即停止注漿，并改用膨脹水泥封堵鉆孔。完成鉆孔封堵后，要通過(guò)高壓注水對(duì)封孔段進(jìn)行耐壓測(cè)試，注水壓力為2MPa，注水時(shí)長(zhǎng)為5min。在高壓注水過(guò)程中，如果鉆孔孔口附近始終無(wú)煤體滲水現(xiàn)象，則證明封孔作業(yè)合格。全面完成鉆孔的施工布設(shè)后，在孔口管外露端部布設(shè)壓力表和壓力閥門。

2.3其他

下列情況長(zhǎng)探鉆孔深度可以低于120m。

（1）巷道調(diào)向超過(guò)45°以上時(shí)，鉆探超前距不小于30m。

（2）沿煤層頂板（或底板）掘進(jìn)，遇掘進(jìn)前方煤層呈向斜（或背斜）分布時(shí)，探放水鉆孔進(jìn)入煤層底板（或頂板）必須達(dá)到垂厚10m、超前距不小于30m。

（3）施工小型掘進(jìn)工程時(shí)，探放水鉆孔控制區(qū)域必須超過(guò)掘進(jìn)巷道最外緣的30m。

（4）間距不超過(guò)30m的兩條平行巷道之間施工聯(lián)絡(luò)巷、貫眼，經(jīng)分析確實(shí)不存在水患威脅時(shí)，可以不施工探放水。

3超前探放水效果分析

整個(gè)1208運(yùn)輸巷道掘進(jìn)施工期間，共計(jì)布設(shè)頂板超前探放水鉆孔45個(gè)。在巷道掘進(jìn)330～510m區(qū)間內(nèi)布設(shè)的頂板探放水鉆孔共有4個(gè)出現(xiàn)流水現(xiàn)象，其流水水壓達(dá)到0.88MPa，共計(jì)疏排水量為2200m3;在巷道掘進(jìn)850～1090m區(qū)間內(nèi)布設(shè)的頂板探放水鉆孔共有6個(gè)出現(xiàn)淋水現(xiàn)象，淋水水壓為0.65MPa，共計(jì)排放水量為2500m3;剩余35個(gè)鉆孔全部為干孔。借由驗(yàn)證分析，排放出的水量與預(yù)計(jì)的頂板裂隙水量基本相同，確定為頂板裂隙水。同時(shí)，整個(gè)1208運(yùn)輸巷道掘進(jìn)施工期間，在巷道幫側(cè)共布設(shè)巷幫探放水鉆孔47個(gè)。在巷道掘進(jìn)610～890m區(qū)間內(nèi)布設(shè)的巷幫鉆孔共有12個(gè)出現(xiàn)流水現(xiàn)象，共計(jì)排放水量為1810m3;剩余35個(gè)鉆孔全部為干孔。排放水量與預(yù)計(jì)采空區(qū)積水基本相同，確定為采空區(qū)積水。通過(guò)對(duì)整個(gè)1208運(yùn)輸巷道頂板和巷幫的有效探放水作業(yè)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)巷道周邊水害隱患的全面消除。巷道掘進(jìn)布設(shè)施工期間，未出現(xiàn)任何頂板淋水或巷幫滲水現(xiàn)象，同時(shí)，通過(guò)超前探放水作業(yè)，巷道掘進(jìn)作業(yè)速率明顯改善，巷道掘進(jìn)速率從原本的4.1m/d增加至8.6m/d，礦井綜合效益明顯提升。

結(jié)語(yǔ)

煤礦探放水工作是最為直接和有效的煤礦防治水手段，但實(shí)際的施工操作過(guò)程中，常常會(huì)遇到靶向確定困難、成孔控制難度大等問(wèn)題，這就需專業(yè)技術(shù)人員經(jīng)常深入現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)施工，不斷總結(jié)各類問(wèn)題解決的方案。在相似條件下探放水施工往往具有相似的一般規(guī)律，尋找適合礦井實(shí)際的施工方法可有效提高鉆孔精度，同時(shí)結(jié)合鉆孔軌跡探測(cè)和孔內(nèi)成像技術(shù)可以形象直觀的掌握孔內(nèi)情況，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆探目標(biāo)的精確控制，做到心中有數(shù)。通過(guò)一系列的過(guò)程管理，實(shí)現(xiàn)探放水工作的精準(zhǔn)高效，為礦井安全生產(chǎn)保駕護(hù)航。

參考文獻(xiàn)：

[1]?胡正義.同寶煤業(yè)15101首采工作面探放水設(shè)計(jì)探究[J].水利采煤與管道運(yùn)輸，2018（4）：111-113.

[2]?孫肖.精確定向鉆進(jìn)技術(shù)在老空區(qū)探放水中的使用[J].能源與節(jié)能，2018（11）：164-166.

[3]?胡永濤.探放水施工設(shè)計(jì)及安全措施研究[J].內(nèi)蒙古煤炭科技，2018（21）：116，120.

[4]?石浩，張杰.煤礦井下精確定向探放水技術(shù)[J].煤礦安全，2015，02：64-67.

[5]?汪蕓.煤礦井下定向探放水鉆機(jī)研制特點(diǎn)探討[J].煤炭工程，2015，03：129-131.

[6]?朱玲.煤礦巷道探放水施工方法研究[J].煤炭與化工，2015，05：142-143+4.

（作者單位：冀中能源峰峰集團(tuán)孫莊采礦公司）