牛 科

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)云崗礦，山西 大同 037017）

1 工程概況

云崗礦8418 切巷位于2#層404-2盤區(qū)北部，設(shè)計(jì)長(zhǎng)度95 m，規(guī)格為6.2 m×2.8 m，由東向西方向掘進(jìn)。北部為郭家坡變電站及北五風(fēng)井，南部為十里河109 國(guó)道且地表有高壓線通過(guò)。工作面埋深76～110 m，南部埋深淺，北部埋深深。北部為303石門，西部為5418 巷，南部為8418 工作面，東部為2418 巷。

8418 切巷煤層厚度為1.79～4.84 m，平均3.3 m。頂板巖性為灰白色礫巖，粗砂巖膠結(jié)，礫石成分以石英為主，次為燧石，厚度為10.85 m。底板巖性為灰色細(xì)砂巖，成分以石英為主，含白云母片，顯示微斜層理，膠結(jié)好，堅(jiān)硬?；野咨凵皫r，中部夾三層薄層細(xì)砂巖，節(jié)理構(gòu)造發(fā)育，局部含中粒砂巖及煤線。

2 水患分析

2.1 地面水患情況

8418 切巷掘進(jìn)區(qū)域上覆地表為郭家坡溝和北山住宅區(qū)（已搬遷），地表標(biāo)高為1159～1211 m，最高為1211 m。郭家坡溝為時(shí)令河，在雨季期間有雨水匯集，通過(guò)裂縫滲入至工作面，頂板出現(xiàn)淋水現(xiàn)象。

2.2 上覆含水層情況

2#煤層頂板存在砂巖裂隙含水層，主要由粗砂巖、含礫砂巖及細(xì)砂巖組成，厚約60 m。巖層裂隙發(fā)育不均勻，粉砂巖相對(duì)隔水。富水性隨含水層埋深增加而減弱。以往含水層埋藏淺時(shí)，鉆孔單位涌水量較大為1.67～2.71 L/s.m，滲透系數(shù)為2.93～7.48 m/d；含水層埋藏較深時(shí)，一般在70 m 以下，鉆孔單位涌水量0.003 7～0.857 5 L/s.m，滲透系數(shù)為0.043～0.132 m/d。近幾年隨著煤炭的開(kāi)采，云崗組砂巖裂隙水基本已經(jīng)枯竭，但局部會(huì)有頂板淋水的現(xiàn)象。

2.3 老空水害情況

西部為該礦與姜家灣礦礦界，煤柱寬40 m，針對(duì)西部采空區(qū)，已經(jīng)施工了有掘必探孔共10 個(gè)，其中7 個(gè)探孔均通孔無(wú)水，其余未通。東部為該礦8301 采空區(qū)，煤柱寬20 m，設(shè)計(jì)4 個(gè)驗(yàn)證孔，均通孔無(wú)水，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)采空區(qū)側(cè)的觀測(cè)，如有透水征兆及時(shí)撤人并匯報(bào)。工作面下伏為3#煤層，未采，不存在水患，對(duì)工作面無(wú)影響。

2.4 底板灰?guī)r承壓水患及構(gòu)造水患情況

根據(jù)《云崗礦水文地質(zhì)類型劃分報(bào)告》資料解釋結(jié)果，寒武灰?guī)r巖溶水不會(huì)對(duì)2#煤層巷道開(kāi)拓造成威脅，故不存在帶壓開(kāi)采。根據(jù)2418、5418 巷道構(gòu)造揭露情況，預(yù)測(cè)工作面內(nèi)無(wú)構(gòu)造。

綜上分析，8418 切巷水文地質(zhì)情況簡(jiǎn)單，但在掘進(jìn)期間，必須堅(jiān)持“有掘必探、先探后掘”，特編制該設(shè)計(jì)并貫徹實(shí)施。

3 “有掘必探工程”設(shè)計(jì)方案

通過(guò)對(duì)8418 切巷區(qū)域的水患分析，井下探放水工作應(yīng)執(zhí)行“物探先行，鉆探驗(yàn)證”的綜合探測(cè)手段[1-6]，根據(jù)探測(cè)結(jié)果綜合分析采掘巷道水患程度后進(jìn)行鉆探驗(yàn)證。

3.1 物探方法

8418 切巷井下區(qū)域主要采用瞬變電磁物探、直流電法物探兩種。

3.1.1 瞬變電磁物探

采用YCS200 礦用本安型瞬變電磁儀對(duì)8418 切巷迎頭向里15 m 處前方100 m 半圓范圍地層賦水情況進(jìn)行瞬變電磁探測(cè)，超前探測(cè)基本測(cè)線3 條，每條測(cè)線11 個(gè)測(cè)點(diǎn)，如圖1。

圖1 超前探測(cè)基本測(cè)線測(cè)點(diǎn)示意圖

在巷道掘進(jìn)頭通過(guò)調(diào)整發(fā)射接收線圈，進(jìn)而可以形成3 條扇形掘進(jìn)頭超前探測(cè)的實(shí)測(cè)剖面，主要用于分別探測(cè)煤層正前（圖2a）、煤層頂板（圖2b）、煤層底板（圖2c）。

圖2 超前探測(cè)的煤層正前、煤層頂板、煤層底板示意圖

超前探測(cè)100 m，允許掘進(jìn)距離70 m，并留足30 m 的超前距，如圖3。

圖3 超前探測(cè)循環(huán)布置平面示意圖（m）

3.1.2 直流電法物探

采用YDZ50 型礦用本安并行直流電法儀進(jìn)行巷道掘進(jìn)頭前方80 m 范圍內(nèi)導(dǎo)含水構(gòu)造探測(cè)，“三點(diǎn)源法”探測(cè)；通過(guò)在8418 切巷內(nèi)向后方循環(huán)訂電極，形成1 條掘進(jìn)前方超前探測(cè)的實(shí)測(cè)剖面，如圖4。

圖4 直流電法物探示意圖

3.2 8418 切巷有掘必探鉆孔設(shè)計(jì)

同 層 三 鉆， 方 位 分 別 為247 °、270 °、293°，傾角與煤層傾角一致，深度為50 m，允許掘進(jìn)20 m，在保證安全距離30 m的基礎(chǔ)上循環(huán)推進(jìn)，不探鉆不允許掘進(jìn)。如遇特殊地質(zhì)及水文地質(zhì)情況，下發(fā)補(bǔ)充專項(xiàng)設(shè)計(jì)。

3.3 探放水鉆孔施工技術(shù)要求及單孔結(jié)構(gòu)

（1）每次超前探測(cè)時(shí)，必須將工作面浮煤清理干凈，所有鉆孔開(kāi)孔位置均在巷道底板以上煤層中部施工，正前鉆在工作面中部，不探鉆不允許掘進(jìn)。

（2）每循環(huán)最多允許掘進(jìn)20 m，待第一組鉆孔嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求全部施工完畢后，方可掘進(jìn)；在保證超前距不小于30 m 的前提下，再施工第二組鉆孔，依次類推，直至巷道到達(dá)設(shè)計(jì)位置為止，不探鉆不允許掘進(jìn)。

（3）探水工具采用ZY-750 型液壓鉆機(jī)，配套長(zhǎng)度1.5 m、直徑Φ63 mm 中空鉆桿，配套直徑Φ75 mm 導(dǎo)向鉆頭和直徑Φ130 mm 的擴(kuò)孔鉆頭。

4 安全技術(shù)措施

（1）掘進(jìn)隊(duì)組必須在巷口位置懸掛地測(cè)防治水牌板（包括物探牌板），物探牌板由地質(zhì)測(cè)量部物探專業(yè)人員在每次開(kāi)展井下超前物探后及時(shí)填寫。在開(kāi)始探巷之前，要求在巷道低洼處構(gòu)建水倉(cāng)，配備一趟4 寸排水管路，同時(shí)配備一臺(tái)45 kW 水泵以備排水，不得滯后工作面50 m。

（2）探鉆地點(diǎn)附近必須安裝電話，以便及時(shí)匯報(bào)探鉆過(guò)程中發(fā)生的意外情況和一旦工作面發(fā)現(xiàn)透水征兆時(shí)，能及時(shí)與地面調(diào)度室聯(lián)系、匯報(bào)情況，并向受水害威脅區(qū)域發(fā)出警報(bào)。探放水隊(duì)必須嚴(yán)格按照本設(shè)計(jì)探鉆參數(shù)要求進(jìn)行施工，如遇井下情況特殊確需改變?cè)O(shè)計(jì)時(shí)，必須經(jīng)地質(zhì)測(cè)量部同意后，重新調(diào)整鉆孔參數(shù)，補(bǔ)充鉆孔探測(cè)設(shè)計(jì)方案。

（3）探放水隊(duì)必須在班前會(huì)強(qiáng)化員工的防治水意識(shí)，真正做到防患于未然。探放水隊(duì)在每次探鉆位置巷道頂板懸掛探巷標(biāo)示牌，并標(biāo)明測(cè)點(diǎn)前距離，掘進(jìn)隊(duì)組必須每班掌握施工進(jìn)度，保證留足安全距離。

（4）探放水隊(duì)探通孔如若有水，必須制定專項(xiàng)放水措施，方可進(jìn)行放水，放水完畢后，應(yīng)及時(shí)用水泥、樹脂、木楔等封孔，以免有害氣體溢出傷人，釀成事故。探放水孔如有探通無(wú)水，瓦檢員負(fù)責(zé)檢查探放水孔的氣體情況，及時(shí)處理有害氣體。

（5）探放水孔如沒(méi)有探通，在掘進(jìn)后，探放水隊(duì)用預(yù)先準(zhǔn)備好的樹脂、水泥、木楔封堵在巷道兩側(cè)的探孔。地質(zhì)測(cè)量部派專人負(fù)責(zé)指導(dǎo)探孔的施工，使探孔參數(shù)嚴(yán)格符合設(shè)計(jì)要求。安監(jiān)站派專人監(jiān)督，如果發(fā)現(xiàn)探鉆參數(shù)不合格，立即要求停止施工探孔。

（6）地質(zhì)測(cè)量部應(yīng)及時(shí)掌握掘進(jìn)進(jìn)尺和安全距離，必須及時(shí)下達(dá)停掘通知單、探水通知單及允許掘進(jìn)通知單。每次探測(cè)完畢，由探放水隊(duì)、地質(zhì)部、安監(jiān)站、掘進(jìn)隊(duì)組相關(guān)負(fù)責(zé)人組織驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后在四聯(lián)單上簽字，嚴(yán)格執(zhí)行單孔驗(yàn)收制度。在鉆場(chǎng)附近必須懸掛“有掘必探”記錄牌版，探放水人員負(fù)責(zé)填寫探巷參數(shù)（位置、方位、角度、鉆孔數(shù)量、深度），掘進(jìn)隊(duì)組負(fù)責(zé)人填寫每日進(jìn)度，驗(yàn)收合格后，探放水隊(duì)、地質(zhì)測(cè)量部、安監(jiān)站、掘進(jìn)隊(duì)組相關(guān)負(fù)責(zé)人確認(rèn)簽字。

5 排水及避災(zāi)路線安排方案

5.1 排水路線分析

工作面—2418 暗斜井—3#層404-2軌道巷—3#層404-2盤區(qū)水倉(cāng)—3#層404-2軌—材料斜井甩車場(chǎng)—材料斜井—1030 大巷水溝—中央水倉(cāng)—地面。

5.2 水害避災(zāi)路線

當(dāng)井下巷道發(fā)生水害后，必須及時(shí)組織人員進(jìn)行撤退避災(zāi)，其水害避災(zāi)路線：

工作面—2418 暗斜井—3#層404-2軌（皮）—材料斜井甩車場(chǎng)—材料斜井—地面；工作面—2418暗斜井—3#層404-2皮—南煤北調(diào)皮—南配風(fēng)巷—1030 大巷—副井底—地面；工作面—2418 暗斜井—3#層504-2回—通8#層504-2回風(fēng)暗斜井—8#層504回—8#層504-1回—404 風(fēng)井—地面。

6 結(jié)論

基于2#層404-2盤區(qū)8418 切巷地質(zhì)及水患情況，在“有掘必探”方案的思想下在8418 切巷現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施了物探和鉆探技術(shù)，并制定了針對(duì)性的安全技術(shù)措施。8418 切巷有掘必探探放水鉆孔設(shè)計(jì)合理，積水易充分探放，巷道掘進(jìn)中頂板無(wú)淋水現(xiàn)象發(fā)生，8418 切巷無(wú)水害事故發(fā)生，說(shuō)明設(shè)計(jì)方案合理有效，有效保障了8418 切巷的掘進(jìn)安全。