沿積水老空區(qū)快速掘進(jìn)技術(shù)的研究與應(yīng)用

王曉峰

【摘 要】沿積水區(qū)域掘進(jìn)，存在如何安全疏放積水，實(shí)現(xiàn)快速掘進(jìn)，一直是煤礦企業(yè)遇到的難題。辛安礦在112161運(yùn)煤巷沿積水老空區(qū)掘進(jìn)期間，積極探索研究沿積水老空區(qū)快速掘進(jìn)技術(shù)的方法，實(shí)現(xiàn)了安全快速掘進(jìn)，為煤礦沿積水老空區(qū)快速掘進(jìn)探索了一條新路子，為安全快速掘進(jìn)提供了好的經(jīng)驗(yàn)、做法。

【Abstract】When driving along the water area， how to safely drain the water to achieve rapid excavation has always been a difficult problem for coal mining enterprises. During the excavation of the 112161 coal roadway along the water-logged goaf， Xin' an Mine is actively exploring the method of rapid excavation technology along the water-logged goaf， and realized safe and rapid driving. Xin'an Mine has explored a new way for the rapid excavation along the water-logged goaf in the coal mine， which provides good experience and practice for the safe and rapid excavation

【關(guān)鍵詞】積水區(qū)域；老空區(qū)；快速掘進(jìn)

【Keywords】 water-logging area； old workings； rapid driving

【中圖分類(lèi)號(hào)】TD263.3 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2018）03-0174-02

1 引言

辛安礦為水文地質(zhì)條件極復(fù)雜礦井，11216采區(qū)為村莊煤柱下開(kāi)采，依據(jù)11216采區(qū)開(kāi)采設(shè)計(jì)，采用先跳采，后順采的開(kāi)采順序，且11216采區(qū)工作面設(shè)計(jì)均為仰采，工作面回采后頂板砂巖水及采動(dòng)用水均積存在老空區(qū)內(nèi)。因此工作面跳采后，上下兩個(gè)順采工作面掘進(jìn)期間，均面臨老空區(qū)積水的隱患，如何安全疏放老空區(qū)積水，保證安全快速掘進(jìn)，將作為我礦近期的研究實(shí)踐課題。

2 巷道概況

①112161運(yùn)煤巷沿大煤頂板掘進(jìn)，斷面為斜矩形，巷道規(guī)格4500×3400mm（寬×高），巷道平均坡度為-7°，采用錨網(wǎng)索+梯子梁聯(lián)合支護(hù)，綜掘工藝。

② 112161運(yùn)煤巷位于112162采空區(qū)上部，巷道掘至后期將進(jìn)入112162采空區(qū)積水區(qū)域，面積為64768㎡，積水面標(biāo)高為-503.5m，積水量約為86000m3，且112162采空區(qū)有動(dòng)水補(bǔ)給，補(bǔ)給涌水量為10m3/h。112161運(yùn)煤巷設(shè)計(jì)最低標(biāo)高為-525m，積水區(qū)高差21.5m，掘進(jìn)工程量200m?？紤]到掘進(jìn)期間安全，設(shè)計(jì)112161運(yùn)煤巷與112162采空區(qū)之間凈煤柱為5m。根據(jù)辛安礦防治水科綜合分析，預(yù)計(jì)疏放水初始階段巷道標(biāo)高每下降1.0m，需排水量為3000m3，后期會(huì)逐漸減少。

③在掘進(jìn)期間，距離積水區(qū)域80m處施工安裝永久性的排水系統(tǒng)：做一個(gè)固定排水水窩，水窩規(guī)格6m×2m×2m（長(zhǎng)×寬×深），安設(shè)兩臺(tái)55kw離心泵，兩臺(tái)75kw潛水泵。分別連接一趟4寸排水管，一趟6寸排水管，兩趟管路與216通風(fēng)下山主排水管路連接，排至-500水倉(cāng)，每臺(tái)水泵額定排水量60m3/h。

水泵電源采用雙回路供電，保證固定水泵能夠24小時(shí)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

水窩處必須安排專(zhuān)人值守并懸掛警示標(biāo)語(yǔ)，防止人員靠近水窩發(fā)生不測(cè)。水窩處安設(shè)專(zhuān)用電話聯(lián)系，確保通訊暢通。

看泵值守人員負(fù)責(zé)不定期清挖水窩中的淤泥及雜物清理，防止堵塞管路，影響排水。

3 技術(shù)方案比較

3.1 技術(shù)方案Ⅰ：掘進(jìn)放水巷

在掘進(jìn)進(jìn)入積水區(qū)域前，垂直巷道下幫向老空區(qū)方向掘進(jìn)放水巷，邊掘邊放老空區(qū)積水，放水巷摸大煤底板沿采空區(qū)掘進(jìn)，巷道坡度-21°，每一個(gè)放水巷工程量30m，積水高度降低10.7m，需掘進(jìn)放水巷2個(gè)，總工程量60m。

放水巷由于沿采空區(qū)掘進(jìn)，采用炮掘工藝，使用U25箍支護(hù)，人工裝砟配合刮板運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸，掘進(jìn)至設(shè)計(jì)位置后，在迎頭挖水窩，安設(shè)固定泵及排水管路，將采空區(qū)水位控制在安全位置后，方可掘進(jìn)2161運(yùn)煤巷，當(dāng)掘進(jìn)工作面底板標(biāo)高達(dá)到放水巷控制標(biāo)高后，再掘進(jìn)第二個(gè)放水巷、循環(huán)進(jìn)行。

3.2 方案Ⅱ

在進(jìn)入積水區(qū)后，垂直掘進(jìn)巷道下幫先打鉆疏放老空區(qū)積水，后掘進(jìn)的施工方法。利用早班停頭打鉆疏放積水，保證老空區(qū)積水水位不超過(guò)巷道迎頭底板0.5m，中夜班正常掘進(jìn)（鉆孔正常放水），每班2.5m，日進(jìn)5m，保證停頭后老空區(qū)積水位不超過(guò)巷道迎頭底板1.2m。

①掘進(jìn)期間每5m一循環(huán)，在巷道迎頭下幫做一個(gè)臨時(shí)放水水窩，水窩規(guī)格：2m×1m×1m（長(zhǎng)×寬×深），臨時(shí)水窩中安設(shè)18.5Kw潛水泵一臺(tái)、75Kw潛水泵兩臺(tái)，將采空區(qū)積水排至后路固定水窩。

② 水窩做成后，在水窩處距頂2.0m以下打設(shè)3個(gè)放水孔，間距不小于0.5m；放水孔傾角-30°～-45°，放水孔見(jiàn)老空區(qū)后繼續(xù)鉆進(jìn)1m以上，放水鉆孔采用ZQSJ140/41風(fēng)鉆，鉆桿Φ50mm ，長(zhǎng)度1m，Φ75mm鉆頭，每組安排3人負(fù)責(zé)打放水孔及疏孔工作。

放水孔必須安設(shè)放水節(jié)門(mén)或采取控制水量的木橛子，防止因水量突然增大無(wú)法控制，導(dǎo)致前頭工具及設(shè)備被水淹沒(méi)。

③在巷道兩個(gè)臨時(shí)水窩之間施工水位觀測(cè)孔，觀測(cè)孔距頂1.5，以此孔內(nèi)水位為基準(zhǔn)，向前頭找水位線，以此控制掘進(jìn)進(jìn)度，當(dāng)迎頭底板距水位線超過(guò)1.0m時(shí)，停止掘進(jìn)，每班由防治水技術(shù)人員以及施工單位技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定水位標(biāo)高。

3.3 兩個(gè)方案的比較

方案Ⅰ

優(yōu)點(diǎn)：利用大功率水泵，將采空區(qū)積水一次排到控制標(biāo)高，水位下降至安全位置后一次掘進(jìn)距離長(zhǎng)。

缺點(diǎn)：①掘進(jìn)放水巷，揭露采空區(qū)后，有害氣體不明，采空區(qū)頂板破碎，支護(hù)困難。②掘進(jìn)期間隨掘隨排水，迎頭時(shí)常有積水，施工支架難度增大，施工進(jìn)度慢，掘進(jìn)工期長(zhǎng)，成本高 。

方案Ⅱ

優(yōu)點(diǎn)：施工工藝簡(jiǎn)單易行，掘進(jìn)工期短，成本低。

缺點(diǎn)：施工水窩多，移動(dòng)設(shè)備多，放水量控制難度大。

3.4 經(jīng)濟(jì)效益比較

方案Ⅰ：放水巷掘進(jìn)總工程量60m，使用U25箍支護(hù)，棚距0.7m，日進(jìn)1.4m，每米單價(jià)1萬(wàn)元，共需資金60萬(wàn)元。

巷道施工總工期58日。放水巷工期60/2.1=29日；運(yùn)煤巷工期200/7=29日

方案Ⅱ：施工放水鉆孔及水窩早班施工人員10人，其他小班放水疏孔人員2人，每班共14人，共用資金40×14×300元=16.8萬(wàn)元，運(yùn)煤巷施工總工期40日。200/5=40日

經(jīng)過(guò)以上比較，方案Ⅱ優(yōu)于方案Ⅰ，節(jié)省資金43.2萬(wàn)元，工期提前18天完成運(yùn)煤巷掘進(jìn)。因此，我們采用了方案Ⅱ進(jìn)行采空區(qū)積水疏放的研究與實(shí)踐。

4 方案實(shí)施結(jié)果

疏放水工作共計(jì)40天，放水約85000m3，日放水最高2800m3，后期最低800m3，放水期間累計(jì)掘進(jìn)210m，日進(jìn)5.2m， 達(dá)到了預(yù)期值。

5 避災(zāi)措施

施工期間，發(fā)現(xiàn)頂板、煤壁淋水增大、空氣變冷、壓力增大、煤壁松軟等突水征兆時(shí)，施工人員應(yīng)本著“人往高處走”的原則，按照避災(zāi)路線迅速撤離災(zāi)區(qū)并及時(shí)通知礦調(diào)度室及受水災(zāi)影響地區(qū)。施工期間，瓦斯員必須在現(xiàn)場(chǎng)，防止因鉆孔排出的有害氣體危機(jī)施工人員安全，遇緊急情況，在班長(zhǎng)帶領(lǐng)下撤離施工地區(qū)。

6 結(jié)論

通過(guò)112161運(yùn)煤巷沿積水老空區(qū)掘進(jìn)的實(shí)踐，大大提高了沿積水老空區(qū)掘巷的安全性，降低了掘進(jìn)成本，疏放老空區(qū)積水操作簡(jiǎn)單，掘進(jìn)速度快，為我礦以后沿積水老空區(qū)掘進(jìn)積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。