梁振宏

（山西煤炭運(yùn)銷(xiāo)集團(tuán)陽(yáng)城大西煤業(yè)有限公司,山西 陽(yáng)城048105）

1 3023煤層的概述

山西煤炭運(yùn)銷(xiāo)集團(tuán)陽(yáng)城大西煤業(yè)有限公司3023運(yùn)輸順槽西與膠帶大巷相連，東為小西煤業(yè)礦界煤柱，南為3023回風(fēng)順槽，北部為實(shí)體煤。鄰近巷道對(duì)本掘進(jìn)面影響較小。

3023運(yùn)輸順槽掘進(jìn)煤層為3號(hào)煤層，煤層平均厚度2.82 m，煤層直接頂主要以泥巖、粉砂質(zhì)泥巖混合巖層為主，平均厚度為3.1 m，基本頂主要細(xì)砂巖、泥巖互層，平均厚度為9.6 m。3023運(yùn)輸順槽掘進(jìn)工作面奧灰水位標(biāo)高+732 m～+738 m，隔水層厚度102.4 m～103.9 m，遠(yuǎn)大于安全隔水層厚度。突水系數(shù)為0.017 5～0.018 5 MPa/m，小于0.06 MPa/m，劃分為帶壓開(kāi)采相對(duì)安全區(qū)，根據(jù)已揭露斷層情況，斷層都未見(jiàn)導(dǎo)水現(xiàn)象。

根據(jù)山西省第六地質(zhì)工程勘察院《三維地震勘探報(bào)告》：DX1陷落柱位于3023工作面東北角，距礦界120 m。預(yù)計(jì)該陷落柱其平面規(guī)模在3號(hào)煤層長(zhǎng)軸為120 m，短軸100 m，相對(duì)3號(hào)煤層陷落柱高度約為60 m。為了保證巷道安全掘進(jìn)，防止巷道揭露陷落柱時(shí)出現(xiàn)水害等影響，巷道揭露陷落柱前決定采用超前鉆探的方法確定陷落柱腔體內(nèi)巖體結(jié)構(gòu)及充水情況[1]。

2 超前鉆探施工設(shè)計(jì)

2.1 鉆探設(shè)備選擇

3023運(yùn)輸順槽超前鉆探施工主要采用ZDY4500 LXS(A)型煤礦用履帶式全液壓坑道鉆機(jī)，屬于自行式、低轉(zhuǎn)速、大轉(zhuǎn)矩類(lèi)型，配套鉆桿直徑Φ73 mm，鉆頭直徑Φ89 mm，鉆機(jī)額定轉(zhuǎn)速65～200 r/min[2]。

2.2 鉆孔設(shè)計(jì)

2.2.1 鉆孔布置參數(shù)

3023運(yùn)輸順槽探測(cè)點(diǎn)探測(cè)范圍為東南方向，中心方位角97°，中心距離約60 m，需要布置鉆孔6個(gè)（1號(hào)～6號(hào)），設(shè)計(jì)鉆孔長(zhǎng)度60 m～61 m之間，鉆孔具體技術(shù)參數(shù)如表1所示。

2.2.2 鉆孔擴(kuò)孔及封孔工藝

表1 3023運(yùn)輸順槽超前鉆探鉆孔布置參數(shù)表

1）超前鉆探開(kāi)孔孔徑選用Φ133 mm的鉆頭鉆進(jìn)，鉆進(jìn)10 m時(shí)，停止鉆進(jìn)下入Φ108 mm無(wú)縫鋼管10 m。

2）孔口管安裝后對(duì)孔口管與鉆孔壁之間間隙處灌入充填水泥和速凝劑材料，凝固時(shí)間達(dá)到要求后，透孔至孔底[3]。

3）孔口管固定后對(duì)封孔段進(jìn)行注水耐壓試驗(yàn)，首先在孔口安裝測(cè)壓系統(tǒng)（閘閥、壓力表、三通、流量表等），孔口壓力要大于預(yù)測(cè)水頭壓力的1.5倍即1 MPa，穩(wěn)壓時(shí)間超過(guò)30 min。

4）耐壓試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)鉆孔周邊無(wú)泄漏水，試驗(yàn)合格后方用Φ89 mm的鉆頭保持在煤層中鉆進(jìn)，進(jìn)入陷落柱后水平鉆進(jìn)，直至鉆進(jìn)至預(yù)定長(zhǎng)度（坐標(biāo)值）時(shí)，停止鉆進(jìn)開(kāi)始下一個(gè)鉆孔鉆進(jìn)。

3 安全技術(shù)措施

1）在3023運(yùn)輸順槽巷道內(nèi)（根據(jù)具體現(xiàn)場(chǎng)確定，按距施鉆地點(diǎn)最近合適位置）構(gòu)建一個(gè)長(zhǎng)為5 m、寬3 m、深2 m、容積30 m3水倉(cāng)，配備兩趟Φ108 mm管，配備兩臺(tái)BQS50-70-18.5排水泵，鉆探過(guò)程各個(gè)排水點(diǎn)的水倉(cāng)的水位必須下降到最低水位。

2）通風(fēng)科負(fù)責(zé)對(duì)探水地點(diǎn)有毒有害氣體及瓦斯的檢查，發(fā)現(xiàn)有毒有害氣體異常涌出或者瓦斯增大時(shí)，要及時(shí)采取通風(fēng)措施，當(dāng)瓦斯?jié)舛仍龃蟮?.8%時(shí)，應(yīng)立即停鉆處理，如情況危急立即將人員撤至安全地帶并匯報(bào)調(diào)度室[4]。

3）鉆機(jī)安裝必須平穩(wěn)牢固，鉆機(jī)底部采用地錨進(jìn)行固定，鉆機(jī)安裝后開(kāi)機(jī)前應(yīng)先檢查鉆機(jī)各液壓系統(tǒng)是否安全可靠，檢查內(nèi)容主要包括液壓系統(tǒng)是否漏油、鉆機(jī)操作閥是否動(dòng)作靈敏、傳動(dòng)部件防護(hù)裝置是否完整等，在安全的前提下方可開(kāi)機(jī)鉆機(jī)施工[5]。

4）鉆機(jī)施工前操作人員應(yīng)詳細(xì)掌握鉆區(qū)煤巖體情況、積水區(qū)位置、鉆探施工設(shè)計(jì)等，鉆孔開(kāi)口位置必須準(zhǔn)確，鉆孔施工期間必須由專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，鉆孔施工過(guò)程中對(duì)煤巖體變化情況進(jìn)行詳細(xì)記錄，當(dāng)出現(xiàn)鉆機(jī)難度大、鉆孔塌孔現(xiàn)象嚴(yán)重、頂鉆等時(shí)必須立即停止鉆機(jī)，分析原因匯報(bào)至調(diào)度室[6]。

5）在鉆進(jìn)過(guò)程中，隨時(shí)檢查各轉(zhuǎn)動(dòng)部件及油箱的溫升情況，鉆機(jī)各運(yùn)動(dòng)部位及油箱中油溫不得超過(guò)600℃，鉆機(jī)施工過(guò)程中應(yīng)對(duì)鉆機(jī)運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察，觀察內(nèi)容主要包括鉆機(jī)機(jī)油是否充足、鉆機(jī)液壓油路是否堵塞、鉆機(jī)電機(jī)負(fù)荷是否超載、冷卻器通水量是否充足等[7]。

6）嚴(yán)格按照鉆探設(shè)計(jì)和作業(yè)規(guī)程，規(guī)范作業(yè)。在確定探放水鉆孔位置、方位、角度、深度、鉆孔數(shù)目參數(shù)時(shí)，相關(guān)科室技術(shù)人員必須親臨現(xiàn)場(chǎng)。

4 結(jié)語(yǔ)

2019年7月28日3023運(yùn)輸順槽已超前鉆探至DX1陷落柱區(qū)，在探測(cè)過(guò)程中未發(fā)現(xiàn)大面積滲水現(xiàn)象，最大滲水量為3.6 m3/h，滲水4 h后無(wú)出水現(xiàn)象，通過(guò)探測(cè)結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，該陷落柱長(zhǎng)軸長(zhǎng)度為94.7 m，長(zhǎng)軸長(zhǎng)度為123 m，陷落柱高度為57 m，陷落柱完全侵入3號(hào)煤層，陷落柱墻體內(nèi)巖體雜亂無(wú)章，主要以炭質(zhì)泥巖、粉砂巖為主，巖體間膠結(jié)穩(wěn)定性相對(duì)較差。通過(guò)此次超前鉆探施工，準(zhǔn)確掌握了DX1陷落柱具體技術(shù)參數(shù)，保證了巷道安全掘進(jìn)，為后期巷道過(guò)陷落柱區(qū)圍巖支護(hù)設(shè)計(jì)提供了有力的依據(jù)。