鉆探超前探查采空區(qū)方法經(jīng)驗(yàn)交流

謝貴林

(陜煤集團(tuán)神木檸條塔礦業(yè)有限公司,陜西神木 719300)

鉆探超前探查采空區(qū)方法經(jīng)驗(yàn)交流

謝貴林

(陜煤集團(tuán)神木檸條塔礦業(yè)有限公司,陜西神木 719300)

檸司礦井中部及周邊遺留有多個(gè)地方煤礦采空區(qū),對(duì)礦井安全生產(chǎn)造成威脅,必須進(jìn)行井下超前探查采空區(qū)工作。在實(shí)踐中我們摸索出了一套行之有效的方法,成功探到多處采空區(qū),確保了生產(chǎn)安全。

超前探查采空區(qū) 方法 交流

1 井田及周邊小煤礦分布情況

在檸司礦中部河道兩側(cè)原分布有多達(dá)15個(gè)有采礦權(quán)證的地方小煤礦,生產(chǎn)規(guī)模多為年產(chǎn)6~9萬(wàn)噸。一般采用平硐、房柱式開采,人工打眼放炮,無頂板支護(hù),無通風(fēng)設(shè)備,每隔一定距離留設(shè)安全煤柱,頂板較為穩(wěn)定,局部小范圍垮落。

2009年,政府將這15個(gè)小煤礦進(jìn)行了整合。

目前檸司礦井北翼東臨兩個(gè)整合后的地方煤礦,井田南翼東部河道以南保留兩個(gè)地方煤礦。

2 超前探查采空區(qū)工作

在井田北翼東區(qū)以東及以南,南翼以北均臨地方煤礦或原地方煤礦采空區(qū)。當(dāng)在這些地區(qū)進(jìn)行采掘活動(dòng)時(shí)均需進(jìn)行超前探查采空區(qū)工作。

通過近幾年的防治水工作,總結(jié)出了一套自己的工作方法,即物探先行,鉆探驗(yàn)證,成組布置的井下超前探查小窯采空區(qū)的工作方法。

2.1 物探先行

我礦從2009年下半年起至2010年6月即在井田北翼東區(qū)及中部火燒區(qū)地面進(jìn)行了二維地震勘探圈出了地方煤礦采空區(qū)邊界及火燒區(qū)范圍;2011年在井田南翼西區(qū)及南翼北區(qū)進(jìn)行了瞬變電磁法及高密度電法勘探圈出了地下含水層富水區(qū)及小窯采空區(qū)范圍;2012年在井田南翼東區(qū)進(jìn)行了瞬變電池法及高密度電法等物探以圈出了地下含水層富水區(qū);2013年在礦井南翼東大巷采用瞬變電磁法、井下對(duì)稱四極剖面法及井下地震等進(jìn)行勘探查明了下覆煤層地方煤礦越界采空區(qū)范圍。

2.2 鉆探驗(yàn)證

隨著采掘部署逐步轉(zhuǎn)移到臨近地方煤礦分布區(qū),我礦井下超前探查采空區(qū)鉆探工程從2011年開始起步。根據(jù)前期地面物探的成果資料的指導(dǎo),有針對(duì)性的開展井下超前鉆探探查采空區(qū)工作。

2.3 成組布設(shè)

2.3.1 經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)

在井下超前探查采空區(qū)工作初期我們是存在經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的。在2011年井下超前探查采空區(qū)工作剛起步,在北翼東區(qū)工作面首次開展超前探查采空區(qū)工作。因無工作經(jīng)驗(yàn),設(shè)計(jì)與施工均外委。原每個(gè)鉆場(chǎng)設(shè)計(jì)三排共51個(gè)鉆孔,排距1米,每排17個(gè)鉆孔在平面上呈扇形,剖面上彼此近于平行;每個(gè)鉆孔深度約100米,允許掘進(jìn)距離70米,超前距30米,幫距20米。由于鉆孔密度過大,鉆探費(fèi)用奇高,按當(dāng)時(shí)的噸煤利潤(rùn)計(jì)算,約占工作面采完后利潤(rùn)的一半;而且鉆探時(shí)間長(zhǎng),若按每天施工3個(gè)孔計(jì),一個(gè)鉆場(chǎng)施工完畢也要半個(gè)多月時(shí)間,嚴(yán)重影響掘進(jìn)施工進(jìn)度。為縮短鉆探時(shí)間減少對(duì)掘進(jìn)施工的影響,同時(shí)也為了減小鉆探成本,礦方要求施工隊(duì)將每個(gè)鉆場(chǎng)設(shè)計(jì)的3排孔減成一排,將每排設(shè)計(jì)的17個(gè)孔間隔施工,即將原每個(gè)鉆場(chǎng)設(shè)計(jì)的51個(gè)孔減少到9個(gè)。當(dāng)工作面順槽掘至距物探圈定的疑似采空區(qū)邊界確定的探水線時(shí)開始超前探查采空區(qū)鉆探工程。由于鉆孔很少一次就能打到采空區(qū),常是采用探查—掘進(jìn)—再探查—再掘進(jìn)方式,循環(huán)進(jìn)行。當(dāng)最后一個(gè)鉆場(chǎng)鉆孔施工完畢,掘進(jìn)至允許掘進(jìn)距離附近時(shí)透采空區(qū)。經(jīng)采取補(bǔ)救措施,未造成事故。

2.3.2 分析總結(jié)

總結(jié)教訓(xùn),雖然主要是掘進(jìn)隊(duì)違章超掘引起,但從鉆探設(shè)計(jì)上分析是存在缺陷的。首先由于外委施工單位從自身利益考慮設(shè)計(jì)鉆孔過多,鉆探時(shí)間過長(zhǎng),嚴(yán)重影響施工生產(chǎn),且成本奇高,導(dǎo)致礦方不得不減少工作量;其次每個(gè)鉆場(chǎng)鉆孔減少成一排,使得鉆孔終孔位置落在同一平面內(nèi),在煤厚6-7米的特厚煤層中是有風(fēng)險(xiǎn)的,也違反了《煤礦防治水規(guī)定》要求。

通過調(diào)查及深入分析我認(rèn)為,小煤窯采高小,一般3米左右,且主要是沿著煤層底板施工,目前我礦在小窯分布區(qū)附近主采煤層厚度大都在6-7米,雖然鉆孔開口位置距離煤層底板1-2米,由于煤層局部有起伏,很難保證單孔就能探到采空區(qū)。為確保成功探到采空區(qū),我提出了“鉆孔成組布設(shè),尋找煤層底板法”。從設(shè)計(jì)理念上鉆孔必須成組布置,在平面上呈扇形的同時(shí),豎直剖面上也要呈扇形,并尋找煤層底板。根據(jù)需要在每個(gè)鉆場(chǎng)設(shè)計(jì)若干組孔,每組最少2個(gè)鉆孔：當(dāng)?shù)谝粋€(gè)孔終孔為煤層時(shí),第二個(gè)孔傾角下調(diào),終孔位置與第一個(gè)孔保持在1．5米以內(nèi),以此類推,直到見到煤層底板;若當(dāng)?shù)谝粋€(gè)孔見煤層底板時(shí),則第二個(gè)孔傾角上調(diào),終孔位置與第一個(gè)孔保持在1．5米以內(nèi),以此類推,直到見到煤層,以控制煤層底板以上3米的范圍。同時(shí)在每個(gè)鉆場(chǎng)施工前要求進(jìn)行單孔設(shè)計(jì),采用地質(zhì)“三邊”的工作方法,根據(jù)已施工鉆孔揭露情況及時(shí)調(diào)整下一個(gè)孔的施工參數(shù)。

在分析總結(jié)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,我對(duì)設(shè)計(jì)提出了修改意見,通過完善設(shè)計(jì),加強(qiáng)施工過程的管理,在2012年上半年南翼西區(qū)以北的工作面順槽超前探查采空區(qū)鉆探施工中,用該方法成功探到小窯采空區(qū),保證了掘進(jìn)施工安全,也為工作面切眼位置的確定提供了依據(jù)。

此后至今的掘進(jìn)超前探查小窯采空區(qū)鉆探施工中再未發(fā)生涉險(xiǎn)事故,且成功探到小窯采空區(qū)的鉆孔累計(jì)達(dá)79個(gè),確保了采掘生產(chǎn)安全。

3 結(jié)語(yǔ)

在幾年的超前探查采空區(qū)工作中,我們總結(jié)出了“物探先行,鉆孔驗(yàn)證,成組布設(shè)”的探查采空區(qū)工作方法;在井下超前探查采空區(qū)鉆探施工中,結(jié)合礦井實(shí)際,提出了“鉆孔成組布設(shè),尋找煤層底板法”：在厚煤層、特厚煤層中超前探查采空區(qū)鉆探工程,鉆孔必須成組設(shè)計(jì),在平面及豎直剖面上必須呈扇形,鉆孔終孔垂距必須保持在1．5米以內(nèi),且盡量保證能控制煤層底板以上3米范圍,切忌鉆孔終孔位置落在同一平面內(nèi)。

通過改善設(shè)計(jì)多次成功探到小窯采空區(qū),且每個(gè)鉆場(chǎng)鉆孔數(shù)量由最初的51個(gè)減少到6-8個(gè)。即保證了掘進(jìn)安全,又減少了對(duì)掘進(jìn)施工的影響,且降低了鉆探成本。