綜放工作面過(guò)新近系封閉不良鉆孔技術(shù)研究

鄭瑞良 趙 健 王若松

（山東新巨龍能源有限責(zé)任公司，山東 菏澤 274918）

2303N工作面為新巨龍公司-810m水平二采區(qū)北翼第三個(gè)開(kāi)采的綜放工作面，工作面一聯(lián)巷以北靠近上平巷側(cè)（見(jiàn)煤點(diǎn)距上平巷6.5m）存在一個(gè)10-3S地面鉆孔，該鉆孔為水文孔，2010年施工，終孔深度1034.89m，終孔層位于18-2煤底板。2303N工作面西部相鄰的2302N工作面在推采至10-3S鉆孔附近區(qū)域時(shí)，發(fā)生了新近系含水層出水現(xiàn)象（含泥沙），最大涌水量116m3/h，累計(jì)出水量36151m3，對(duì)2302N工作面推采帶來(lái)一定影響，分析10-3S鉆孔封閉不良。因此，為保障工作面過(guò)10-3S鉆孔期間防水安全，對(duì)2303N工作面過(guò)鉆孔期間防治水技術(shù)進(jìn)行研究是必要的。

1 研究?jī)?nèi)容

一是研究2303N工作面10-3S鉆孔附近區(qū)域富水性，二是研究工作面過(guò)鉆孔期間的防治水措施，確保安全通過(guò)。

2 實(shí)施方案

2.1 鉆探探查

井下探查共設(shè)計(jì)鉆孔6個(gè)。2016年1月24日～2月29日，在2303N聯(lián)絡(luò)巷內(nèi)施工完成了1-2#、3-1#、3-3#探查孔；受施工條件限制，將鉆場(chǎng)位置調(diào)整至2303N上平巷，2016年5月6日～6月13日，在2303N上平巷施工完成了1-1#、2-1#、2-2#探查孔。共計(jì)完成鉆孔6個(gè)，總進(jìn)尺768m，具體探查情況如下：

（1）1-1#探查孔：方位角342°，仰角60°施工，終孔深度160m，136m見(jiàn)水1.0m3/h，水溫38℃。

（2）1-2#探查孔：方位角327°，仰角45°施工，終孔深度92m，無(wú)水。

（3）2-1#探查孔：方位角350°，仰角55°施工，終孔深度160m，145m見(jiàn)水1.0m3/h，水溫38℃，水壓0.4MPa。

（4）2-2#探查孔：方位角350°，仰角37°施工，終孔深度116m，112m見(jiàn)水0.5m3/h，水溫38℃。

（5）3-1#探查孔：方位角319°，仰角45°施工，終孔深度135m，無(wú)水。

（6）3-2#探查孔：方位角319°，仰角30°施工，終孔深度105m，無(wú)水。

具體施工情況如圖1所示。

圖1 井下探查鉆孔平面布置圖

圖2 2303N聯(lián)絡(luò)巷鉆孔施工剖面圖

圖3 2303N上平巷鉆孔施工剖面圖

2.2 10-3S鉆孔區(qū)域富水性分析

2016年7月份，在井下采用瞬變電磁法對(duì)2303N工作面進(jìn)行了電法物探，10-3S鉆孔區(qū)域未發(fā)現(xiàn)富水異常區(qū)。如圖2、圖3所示。

（1）根據(jù)井下探查孔資料分析，施工的6個(gè)鉆孔終孔位置覆蓋了10-3S鉆孔周邊區(qū)域，其中3個(gè)鉆孔無(wú)水，3個(gè)出水鉆孔中單孔最大水量1.0m3/h。說(shuō)明10-3S鉆孔區(qū)域3煤層頂板導(dǎo)水裂縫帶發(fā)育高度范圍內(nèi)各含水層富水性弱。

（2）施工的6個(gè)鉆孔中有2個(gè)鉆孔終孔深度高于導(dǎo)水裂縫帶預(yù)計(jì)線，其中1-1#孔超出導(dǎo)水裂縫帶線18m（垂距），2-1#孔超出導(dǎo)水裂縫帶線10m（垂距）。兩個(gè)鉆孔水量均為1.0m3/h，出水點(diǎn)位于導(dǎo)水裂縫帶發(fā)育高度以下，其余4個(gè)鉆孔終孔位置位于導(dǎo)水裂縫帶發(fā)育高度以下，基本無(wú)水。分析2303N工作面開(kāi)采此區(qū)域時(shí)，正常情況下突水幾率小。

（3）3個(gè)出水鉆孔中出水位置均位于基巖段且為清水，水溫38℃。分析出水水源為3煤層頂板砂巖含水層，新近系含水層未發(fā)生出水。

（4）根據(jù)物探及鉆探資料綜合分析，2303N工作面10-3S孔區(qū)域?qū)芽p帶高度范圍內(nèi)含水層富水性弱，工作面開(kāi)采期間突水幾率小。

2.3 地面電法物探

為了查明10-3S鉆孔區(qū)域上方各含水層富水情況，委托河南煤田地質(zhì)局物探測(cè)量隊(duì)對(duì)2303N工作面區(qū)域范圍內(nèi)進(jìn)行了地面瞬變電磁法物探，探測(cè)控制層位至3煤層底板下30m。結(jié)合本次電法物探成果，與2012年進(jìn)行的地面瞬變電磁（探測(cè)控制層位至3煤層底板下三灰含水層）結(jié)果對(duì)比綜合分析，最大的區(qū)別是本次勘探增加了一個(gè)C2富水異常區(qū)，10-3S封閉不良鉆孔位于該富水異常區(qū)內(nèi)（如圖4所示）。推斷該10-3S封閉不良鉆孔對(duì)新近系底部富水異常產(chǎn)生較大影響，改變了地層的含水性。因此，工作面推采過(guò)10-3S前必須采取措施進(jìn)行探查及評(píng)價(jià)。

圖4 兩次瞬變電磁勘探成果新近系底部富水異常區(qū)分布對(duì)比圖

2.4 施工探巷

為了進(jìn)一步查明10-3S鉆孔封閉情況，設(shè)計(jì)并施工一條鉆孔探巷，共計(jì)12m。探巷施工期間嚴(yán)格落實(shí)超前探查措施，超前距不小于2.0m，確保了巷道掘進(jìn)期間的防水安全。

2.5 探巷的探測(cè)效果

探巷揭露套管后，為了查清套管內(nèi)充填情況，計(jì)劃對(duì)套管進(jìn)行截割，制定了專項(xiàng)安全措施，截割前在套管上焊接了Φ51mm直通，確保出水后可安裝球閥控制涌水。通過(guò)施工查明套管內(nèi)無(wú)充填物，僅有殘存的施工時(shí)的泥漿，印證了鉆孔封閉不良這一結(jié)果。套管截割完成后，在頂端及底端焊接了擋板并對(duì)套管內(nèi)部進(jìn)行了注漿。

2.6 開(kāi)采期間處理措施

2303N工作面推采時(shí)編制了過(guò)10-3S鉆孔專項(xiàng)防治水措施：（1）確定了鉆孔周邊30m不放頂煤的開(kāi)采方案，極大程度減少了對(duì)鉆孔套管的破壞，并減小了工作面開(kāi)采對(duì)鉆孔附近區(qū)域頂板巖層的破壞；（2）針對(duì)工作面中下部存在低洼點(diǎn)的情況，完善了電泵排水系統(tǒng)，敷設(shè)了專門(mén)的108mm排水管路，確保了涌水及時(shí)排出。

3 下一步安全技術(shù)措施

（1）采區(qū)設(shè)計(jì)之前，必須查閱設(shè)計(jì)采區(qū)所能影響到的鉆孔資料，全面了解鉆孔的封閉情況。

（2）對(duì)于鉆孔資料不詳、模糊的鉆孔，必須以“封閉不良鉆孔”對(duì)待，在設(shè)計(jì)說(shuō)明中必須明確提出來(lái)，作為視在安全隱患來(lái)處理。

（3）在設(shè)計(jì)中明確告知施工單位，所要揭露的鉆孔數(shù)量及位置，以及鉆孔的封閉情況，讓施工單位提前做好應(yīng)對(duì)措施，防患于未然。

（4）在回采或巷道施工過(guò)程中，在距鉆孔20～30m時(shí)，必須進(jìn)行探放水工作，以確保施工安全。

（5）在探放水工作之前，必須在作業(yè)地點(diǎn)備足封孔材料和排水設(shè)備，以備有水時(shí)立即排水。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)2303N工作面過(guò)10-3S封閉不良鉆孔綜合防治水技術(shù)進(jìn)行研究，實(shí)現(xiàn)了物探、鉆探、巷探全方位結(jié)合，對(duì)巨厚表土層綜放工作面如何安全通過(guò)新近系封閉不良鉆孔實(shí)現(xiàn)了全新突破；同時(shí)形成了過(guò)封閉不良鉆孔的成套防治水技術(shù)，為下一步工作提供了經(jīng)驗(yàn)及依據(jù)。