巷道掘進工作面過封閉不良鉆孔防治水技術(shù)研究

武二鵬

摘 要：封閉不良鉆孔是引起礦井出現(xiàn)安全事故的一個重要方面，305603進風(fēng)巷工作面遇封閉不良鉆孔。采用勘探鉆孔查明鉆孔導(dǎo)水原因后，進行疏水以及底板注漿工作，并制定了有效的安全技術(shù)措施。最后保證掘進工作面以及回采工作面的安全通過封閉不良導(dǎo)水區(qū)域。

關(guān)鍵詞：巷道掘進;承壓水;鉆孔;注漿加固

鉆探是地質(zhì)勘探最為常用的技術(shù)手段，普遍應(yīng)用于地質(zhì)勘探的各個階段。一般情況下鉆孔勘探完畢之后，都應(yīng)按照相關(guān)要求進行封孔，但由于封孔設(shè)計、封孔技術(shù)條件以及封孔工藝影響，一些鉆孔的封孔質(zhì)量欠佳。當(dāng)井下工作面揭露到這些封閉不良鉆孔，同時這些鉆孔與含水層連接時，就會給工作面的正常生產(chǎn)掘進造成嚴(yán)重威脅。

根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計資料，每年因為封閉不良鉆孔導(dǎo)致的礦井安全事故發(fā)生達到百起，嚴(yán)重影響礦井的安全生產(chǎn)。因此，必須高度的重視。現(xiàn)階段針對封閉不良鉆孔的防治措施一般是施工超前探測鉆孔，對前方進行探測，若鉆孔出水，不僅可以將鉆孔當(dāng)作疏水孔，而且可以作為注漿鉆孔，隔離含水層。

1 礦井概況

山西某礦的可采煤層達到6層，全區(qū)可采煤層有3、5、10、15號煤層，2號以及16號煤層局部可采。礦井設(shè)計生產(chǎn)能力為300萬t/a，采用斜井、平硐開拓方式，目前井下正常生產(chǎn)開采1水2水平5號煤層及3水平10號煤層。根據(jù)有關(guān)地質(zhì)勘探資料，現(xiàn)階段礦井生產(chǎn)涌水主要來至于三疊系承壓含水層。礦井在掘進305603回采工作面進風(fēng)巷時，掘進到設(shè)計里程489.5m位置時，一勘探鉆孔因封孔不良出現(xiàn)涌水，經(jīng)過測量，鉆孔涌水量達到55m3/h，水壓為0.20MPa。為了準(zhǔn)確探明該鉆孔導(dǎo)通的含水層，在305603進風(fēng)巷掘進工作面施工勘探鉆孔，進行探查，結(jié)果表明，該勘探鉆孔主要與煤層底板的三疊系含水層連通。

2 疏水降壓以及注漿改造

2.1 涌水量計算

巷道掘進遇到封孔不良鉆孔，對鉆孔的透水量計算可以根據(jù)“塞子模型”進行。從封孔不良鉆孔內(nèi)涌出的水看作是封閉鉆孔的塞子失去作用，引起承壓水涌出。若設(shè)定鉆孔突水面積為A，水流速度V，則突水量Q的計算公式為：

Q=A×V

根據(jù)勢能轉(zhuǎn)化為動能原理，設(shè)底板承壓水水頭高度為h，則有下述公式：

，從而水流速度

其中：m表示涌水質(zhì)量（kg）;K表示突水系數(shù)（無量綱）;g表示加速度（9.8m/s2）。

2.2 治理方案

針對305603進風(fēng)巷工作面出現(xiàn)封閉不良地質(zhì)鉆孔涌水情況，為了確保巷道掘進工作的正常開展，在該進風(fēng)巷施工3個鉆孔，用做疏水鉆孔，具體的鉆孔布置如圖1所示。3號鉆孔穿過5號煤層底板的粗砂巖含水層后鉆進到底板5m，鉆孔的鉆進總深度達到96.3m。具體鉆孔施工以及鉆孔位置如表1所示。

經(jīng)過12個月的時間的疏水，疏水鉆孔中的水量以及水壓變化從開始的較快下降到后期緩慢降低。到對鉆孔進行封孔前水壓降低為0.12MPa，涌水量降低至10m3/h，采用的注漿漿液為水、水泥漿，配合比為1：1，在1t的水泥之中添加約40kg的速凝劑，注漿鉆孔總的注漿水泥用量達到4.85t，注漿壓力控制在4MPa。

為了驗證注漿鉆孔的注漿效果，需要施工檢查孔，具體的檢查孔布置如圖1所示，鉆孔的終孔位置為該含水層底板下0.7m。經(jīng)過前期的長時間疏水工作，地下水的水壓以及鉆孔的涌水量都大幅的降低，檢驗孔封孔前的水壓在1.1MPa，涌水量在9m3/h，注漿參數(shù)與疏水鉆孔一致，總的注漿量為1t水泥，注漿總耗時為1.8h，注漿壓力選定為4MPa。

通過采用探水（疏水）鉆孔，檢驗鉆孔以及注漿量情況可以知道，采用疏水以及注漿后，該范圍內(nèi)的含水層水量及壓力已經(jīng)得到了明顯的控制，注漿效果明顯。疏水以及注漿工作的開展，降低了底板水壓，增強了隔水層的強度及承載能力，保證了巷道掘進的安全。

在巷道掘進工作面鋪設(shè)2趟排水管路，直徑分別為100mm、150mm，正常情況下用100mm管路進行排水工作，將掘進工作面積水排出。當(dāng)工作面涌水量增加時，兩趟排水管路同時工作。在巷道內(nèi)布置2臺水泵，排出流量為80m3/h，型號為BQS80-37N，一臺工作，一臺備用。

2.3 應(yīng)急措施

工作面涌水量突然增大時，必須將水泵、電源、排水管路處于良好狀態(tài)，保證備用水泵可以隨時可以啟動;提前準(zhǔn)備好錘子，木鍥等材料，必要時對涌水鉆孔進行封堵。對鉆孔進行封堵之前需要保證掘進巷道頂板完好，支護到位，除水泵之外的機電設(shè)備全部處于停電閉鎖狀態(tài);涌水鉆孔附近位置的支撐應(yīng)到位，保證頂板以及兩幫的穩(wěn)定;若工作面突發(fā)涌水時，應(yīng)在保證自身安全前提下積極采取措施，進行搶救，現(xiàn)場無法進行有效控制時，及時將人員撤離至安全地點，同時啟動礦井水災(zāi)安全應(yīng)急預(yù)案。

同時加強掘進工作面通風(fēng)，增強對鉆孔附近有毒有害氣體濃度監(jiān)測的頻率，隨時測量瓦斯?jié)舛龋舭l(fā)現(xiàn)瓦斯涌出異常，及時采用應(yīng)急措施。

3 總結(jié)

305603進風(fēng)巷掘進工作面掘進時遇到封孔不良地質(zhì)鉆孔，該鉆孔直接連通煤層底板承壓含水層。采用疏水鉆孔進行疏水并對隔水層進行注漿修復(fù)，有效的保證了巷道的掘進安全。疏水鉆孔經(jīng)過12個月的疏排，鉆孔的涌水量及水壓變化呈現(xiàn)出在初期下降較快，后期下降緩慢，最后趨于穩(wěn)定的趨勢。通過疏水工作的開展，有效降低了煤層底板承受到的水壓力，并通過鉆孔注漿增加了底板的承載能力，保證了掘進巷道的安全。

參考文獻：

[1]王清虎，吳江.煤礦井下封閉不良勘探鉆孔綜合探查方法與實踐[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2017，45（08）：228-232.

[2]徐鑫，曹占英，徐玉增.巷道超前鉆探在煤礦防治水中的應(yīng)用[J].煤炭與化工，2017，40（02）：109-113.

[3]李俊.掘進巷道通過封閉不良鉆孔區(qū)域的影響[J].安徽科技，2017（01）：44-45.

[4]梁振宏.基于巷道掘進過程中的綜合探防水技術(shù)研究[J].科技與企業(yè)，2014（09）：204.

[5]王勇強，王瑩，邱德生，曹趙飛.瞬變電磁技術(shù)對封閉不良鉆孔的探測應(yīng)用[J].中國科技信息，2011（22）：69+77.