云崗礦410盤區(qū)21003巷有掘必探設(shè)計(jì)研究

李志云

（同煤集團(tuán)云崗礦，山西 大同 037017）

1 地質(zhì)概況

云崗礦21003巷位于12-2#層410盤區(qū)，設(shè)計(jì)長(zhǎng)559m，規(guī)格為4.5m×3.0m，以方位175°由西北往東南方向掘進(jìn)。該區(qū)域煤層厚度2.5～3.5m，平均3.0m，局部含1～3層厚度0.1～0.5m的夾石。直接頂為灰色粉砂巖，厚度在3.0～10.0m之間，平均5.5m；直接底為深灰色粉砂巖，厚度約0.7m。地面位于大南溝，南部較平坦，北部較陡；井下位于410盤區(qū)12-2#層，北部為510-4回，西部為21005巷，東部和南部未開拓。

2 水患分析

2.1 上覆層水患分析

該工作面南部的上覆層12#層為該礦81037（2015年采完）工作面局部采空區(qū)及51037巷道，上覆8#層為該礦8805（2013年采完）、8807（2015年采完）局部采空區(qū)，上覆3#層為實(shí)體煤，上覆2#層為實(shí)體煤。該區(qū)域12-2#層與上覆2#層層間距平距152m，與上覆12#層層間距在3.0～10.0m之間。預(yù)計(jì)上覆12#層采空區(qū)內(nèi)局部低洼處存有積水需要進(jìn)行探測(cè)，確保安全后方可掘進(jìn)。

預(yù)計(jì)積水量計(jì)算：

W=KMF/cosα

=0.3×2.9×150×110/cos2°=1.4萬m3

老空區(qū)積水對(duì)12#層底板最大處壓強(qiáng)計(jì)算：

P=ρgh=1.0×9.8×（2.9+175×tan2°）

=88kPa=0.088MPa＜0.1MPa

式中：

ρ-水的密度；

g-重力加速度；

h-底板最低處到水面高度。

2.2 同層水患分析

根據(jù)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)于2011年11月對(duì)該區(qū)域所做的《云岡礦12-2#層410盤區(qū)新開拓區(qū)域上覆采空積水區(qū)物探》結(jié)果分析報(bào)告表明：12-2#410盤區(qū)，在盤區(qū)巷向西延伸到預(yù)計(jì)1500m處時(shí)，存在黨家洼煤礦，該礦新井越采該礦12#層，后退回并構(gòu)筑了密閉，現(xiàn)采掘情況不明，有積水隱患對(duì)該礦8#及12#層410、408盤區(qū)西部區(qū)域的開拓部署有一定的影響。同時(shí)表明21003巷局部存在異常區(qū)，應(yīng)進(jìn)行超前探測(cè)。

2.3 下伏層水患分析

《云岡礦水文地質(zhì)類型劃分報(bào)告》資料解釋結(jié)果表明，下伏層寒武灰?guī)r巖溶水不會(huì)對(duì)開采造成威脅，不存在帶壓開采，因此無下伏層水患發(fā)生。

綜上分析，12-2#層21003巷水文地質(zhì)情況整體較簡(jiǎn)單，但上覆12#層81037采空區(qū)和51037局部巷道內(nèi)局部低洼處預(yù)計(jì)存有積水。因此，21003巷在掘進(jìn)期間，在堅(jiān)持“有掘必探、先探后掘”的同時(shí)，必須對(duì)上覆層進(jìn)行超前探放，特編制該設(shè)計(jì)并貫徹實(shí)施。

3 有掘必探設(shè)計(jì)方案分析

3.1 物探方法

基于410盤區(qū)21003巷的水患分析，根據(jù)“物探先行，鉆探驗(yàn)證”的探放水工作原則，采用井下物探與鉆探相結(jié)合的方法進(jìn)行超前探放。其中井下物探可為瞬變電磁物探和直流電法物探兩種方法協(xié)調(diào)使用。

3.1.1 瞬變電磁物探

采用中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）高科資源探測(cè)儀器研究所生產(chǎn)的TEMJF50礦用隔爆兼本安型瞬變電磁儀進(jìn)行井下超前物探，每次物探設(shè)計(jì)一條測(cè)線11個(gè)測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)示意圖如圖1所示。

圖1 巷道瞬變電磁物探11個(gè)測(cè)點(diǎn)示意圖

通過在巷道掘進(jìn)頭移動(dòng)發(fā)射接收線圈，形成一條掘進(jìn)頭超前探測(cè)的實(shí)測(cè)剖面。超前探測(cè)100m，允許掘進(jìn)70m，在保證有30m安全距離的基礎(chǔ)上循環(huán)推進(jìn)，如圖2。

3.1.2 直流電法物探

采用型號(hào)為YDZ（B）的礦用隔爆兼本安型直流電法儀，超前探常用方法為“三點(diǎn)源法”（如圖3所示）。通過在掘進(jìn)巷道內(nèi)向后方循環(huán)訂電極，形成1條巷道掘進(jìn)前方超前探測(cè)的實(shí)測(cè)剖面。

圖2 21003巷超前探測(cè)循環(huán)平面布置圖

圖3 “三點(diǎn)源法”超前探施工裝置圖

對(duì)于物探結(jié)果顯示正常的區(qū)域，執(zhí)行該“有掘必探”設(shè)計(jì)，對(duì)于物探結(jié)果顯示異常的區(qū)域，必須重新制定加密探鉆方案。

3.2 21003巷有掘必探鉆孔設(shè)計(jì)

（1）前360m范圍（兩層兩鉆布置）

探同層：方位為175°（正前方），傾角與煤層實(shí)際傾角一致，深度50m，最多允許掘進(jìn)20m，在保證有30m安全距離的基礎(chǔ)上循環(huán)推進(jìn)，不探鉆，不允許掘進(jìn)，嚴(yán)禁超安全距離掘進(jìn)。

探上覆層：方位為125°（正前方鉆孔方位偏左50°），傾角45°，每50m施工一個(gè)，該鉆是為了探測(cè)上覆12#層51037巷道內(nèi)積水，終孔必須見空。

（2）360m～到位（兩層兩鉆布置）

探同層：方位為175°（正前方），傾角與煤層實(shí)際傾角一致，深度 50m，最多允許掘進(jìn)20m，在保證有30m安全距離的基礎(chǔ)上循環(huán)推進(jìn)，不探鉆，不允許掘進(jìn)，嚴(yán)禁超安全距離掘進(jìn)。

探上覆層：與探同層的鉆孔同時(shí)施工，方位為175°（探正前上方），鉆孔傾角在（+5）°～（+10）°之間，該鉆終孔必須見空。

3.3 探放水鉆孔施工技術(shù)及單孔結(jié)構(gòu)

（1）每次超前探測(cè)時(shí)，將工作面浮煤清理干凈，所有鉆孔開孔位置均在巷道底板以上煤層中部施工（距底板約1m），正前鉆在工作面中部，側(cè)向鉆距工作面兩側(cè)煤壁0.5m，不探鉆，不允許掘進(jìn)。

（2）每循環(huán)最多允許掘進(jìn)20m，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30m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ZYJ-1000系列架柱式液壓回轉(zhuǎn)鉆機(jī)，鉆孔終孔孔徑不得大于75mm，為了很好地控制水量，應(yīng)安裝孔口止水承壓套管，長(zhǎng)度不得小于10m。

4 排水及避災(zāi)路線設(shè)計(jì)

排水路線：12-2號(hào)層21003巷—12-2號(hào)層410-4皮—12號(hào)層410-1皮—402石門水溝—1030南大巷水溝—中央水倉—地面。排水要求：根據(jù)探放水鉆孔性質(zhì)，結(jié)合本區(qū)水文地質(zhì)條件，要求探測(cè)巷道必須在巷道低洼處構(gòu)建水倉，配備一臺(tái)排水能力至少為45kW的水泵并隨巷道掘進(jìn)向前移動(dòng)（備用一臺(tái)45kW水泵和電機(jī)），鋪設(shè)一趟4寸管路，排至盤區(qū)水倉。此外，在巷道低洼處配備5.5kW潛水泵，以備日常排水使用。如遇特殊情況，必須盡快增設(shè)排水設(shè)備。

當(dāng)巷道探鉆地點(diǎn)發(fā)生突水或井下施工探孔與采空區(qū)探通水量較大時(shí)，要迅速組織人員由：12-2號(hào)層21003巷—12-2號(hào)層410-4軌（皮）—12號(hào)層410-1軌（皮）—402石門—1030南大巷—副井—地面。12-2號(hào)層21003巷—12-2號(hào)層510-4回—12號(hào)層510-1回—402風(fēng)井—地面。發(fā)生水害時(shí)沿不受水害影響、標(biāo)高較高的線路進(jìn)行撤退。

5 施工安全技術(shù)措施

（1）施工隊(duì)組嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)探鉆參數(shù)要求進(jìn)行施工，遇井下特殊情況，須與地質(zhì)部門聯(lián)系，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）所有在工作面施工和作業(yè)的人員，必須隨時(shí)觀察各種突水征兆。一旦發(fā)生安全事故后，向礦調(diào)度室匯報(bào)，由礦調(diào)度室組織撤出受水害威脅地點(diǎn)所有作業(yè)人員，再采取措施進(jìn)行處理，確認(rèn)安全后，方可恢復(fù)生產(chǎn)。

（4）超前探測(cè)施工隊(duì)組必須編制探測(cè)小窯安全技術(shù)措施及防治水應(yīng)急救援預(yù)案，并在班前會(huì)強(qiáng)化員工的防治水意識(shí)，真正做到防患于未然。為了保證探巷地點(diǎn)及避災(zāi)路線必經(jīng)巷道不發(fā)生冒頂、片幫以便于通風(fēng)和搶險(xiǎn)，在探水前和鉆孔施工期間要加強(qiáng)沿途頂板的支護(hù)。

（5）探鉆巷道在巷口位置懸掛探水警示牌板，注明各種透水征兆、探測(cè)鉆孔布置示意圖及水害避災(zāi)路線。探測(cè)結(jié)束采用書面形式通知探測(cè)位置、探測(cè)深度，安監(jiān)站負(fù)責(zé)監(jiān)督，必須按探測(cè)深度保留至少30m的超前距離。

6 總結(jié)

論文基于12-2#層410盤區(qū)21003巷的地質(zhì)及水患情況，設(shè)計(jì)了該巷道有掘必探方案，同時(shí)制定了排水及避災(zāi)路線和安全技術(shù)措施，有效地保障了21003巷的開采安全，為實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效安全開采奠定了基礎(chǔ)。