3307膠帶順槽超前探測設(shè)計

＊劉永強(qiáng)

（山西壽陽潞陽祥升煤業(yè)有限公司 山西 045000）

1.工作面概況

上組煤三采區(qū)3#煤3307膠帶順槽位于井田南部，該巷道西面為上組煤集中膠帶巷，東、南、北面均為實體煤、巖層，上覆無采空區(qū)。3307工作面設(shè)計走向長747.5m，傾向長200m，其中3307膠帶順槽長度為760m，3307軌道順槽長度為735m，煤厚1.8-2.2m，平均煤厚2.0m。頂板標(biāo)高為865-887m，平均876m，對應(yīng)地面標(biāo)高平均為1098m。

工作面四周均為實體煤層，上覆及周邊無采空區(qū)。山西組含水巖組充水以頂板進(jìn)水為主，含水層以砂巖為主，直接構(gòu)成本組3號煤層的直接充水含水層，富水性一般較弱。含水層以K7、K8砂巖及3號煤上厚層砂巖為主，含承壓裂隙水?；鶐r面風(fēng)化帶厚度約20m，風(fēng)化裂隙發(fā)育，具鐵質(zhì)浸染現(xiàn)象，含風(fēng)化裂隙水，由于蓋層厚度100m左右，加之區(qū)域范圍內(nèi)出露面積小，含水層富水性弱。工作面內(nèi)存在ZK304號鉆孔，根據(jù)鉆孔位置，工作面掘進(jìn)至該處，將編制專項鉆探設(shè)計，制定安全技術(shù)措施，防范鉆孔導(dǎo)通上覆含水層，影響工作面的掘進(jìn)。影響本工作面采掘的水患主要為上覆的上、下石盒子組及山西組砂巖裂隙含水層，為煤層的直接充水含水層。

2.“有掘必探”超前探設(shè)計

探查掘進(jìn)前方是否存在隱伏導(dǎo)水構(gòu)造，防范水患，確保工作面安全掘進(jìn)[1-2]。探放水鉆孔施工主要在工作面迎頭施工。

(1)物探設(shè)計

①瞬變電磁探測

采用YCS200礦用本安型瞬變電磁儀，巷道每掘進(jìn)80m，做一次瞬變電磁勘探，確定前方巷道賦水情況，有異常情況時，采取加密鉆探。3307膠帶順槽設(shè)計長度760m，每隔80m做一次物探超前探測，即開口處、80m處、160m等位置停掘進(jìn)行物探超前探測[3]。A.沿巷道前進(jìn)方位，傾角0°，即垂直工作面，探測前方100m扇形范圍內(nèi)的賦水異常區(qū)；B.沿巷道前進(jìn)方位，傾角約30°，探測巷道前方上部100m扇形范圍。

設(shè)計礦井瞬變電磁法超前探測共布置橫向探測點8個（圖1所示），分別是左側(cè)幫（180°、150°、120°）、正前方（左側(cè)90°、右側(cè)90°）、右側(cè)幫（0°、30°、60°）；每個橫向探測方向共布置2個縱向探測角度（圖2所示）：與巷道頂板呈30°夾角向前方頂板探測，順巖層方向向前方探測，共計16個測點數(shù)據(jù)。當(dāng)超前物探探測存在異常，針對異常區(qū)域編制專項探放水設(shè)計，進(jìn)行異常區(qū)鉆探驗證。

圖1 瞬變電磁法現(xiàn)場布置橫向探測角度示意圖

圖2 瞬變電磁法縱向探測角度示意圖

②直流電法勘探

采用福建華宏儀器廠生產(chǎn)的ZDJ9.6礦井并行電法監(jiān)測裝置，是一款采用先進(jìn)的分段集中式架構(gòu)實現(xiàn)的全并行電法勘測系統(tǒng)，系統(tǒng)具單機(jī)、多機(jī)工作模式，也可拓展成監(jiān)測工作模式，滿足多種電法勘探：常規(guī)電法、高密度電法、三維電法等數(shù)據(jù)采集需求?？蓱?yīng)用于礦山開采、隧道、地鐵、水利等地下工程水文地質(zhì)隱患探測和監(jiān)測。

根據(jù)項目需求，單次直流電法超前探測，布置八個發(fā)射電極，每次接收八組數(shù)據(jù)，后移動八組接收電極兩次，電極間距5m，布置電極32個，測線布置長度約為160m，其中，電極從巷道掘進(jìn)迎頭與底板相交處依次布置發(fā)射點，A1、A2……A8號電極，后極依次以5m間距沿巷道走向布置M1、M2……M8接收電極，接收完成后，繼續(xù)移動布置在M9、M10……M16、M17、M18、M24，M8與M9、M16與M17重合；布置時電極位于底板巷道中心軸線上，如下圖。

圖3 直流電法超前探測示意圖

(2)超前鉆探設(shè)計

當(dāng)超前物探探測無異常時，順槽鉆探設(shè)計為40m1組，每組施工4個鉆孔。鉆機(jī)選用型號：ZWY-3200S型煤礦全液壓鉆機(jī)，鉆桿Φ73mm×1.5m，鉆頭為85mm三翼合金鋼鉆頭。以下掘進(jìn)期間探放水設(shè)計適用于3307切眼的超前探放水工作。

超前鉆探鉆孔布置技術(shù)要求[4]：1#孔在正窩頭正中距底板1m，垂直窩頭打入，以窩頭退后10m范圍內(nèi)的巷道坡度基礎(chǔ)上增加0°的角度打入；2#孔在正窩頭正中距底板1.5m，垂直窩頭打入，以窩頭退后10m范圍內(nèi)的巷道坡度基礎(chǔ)上增加2°的角度打入；3#孔窩頭距底板1m，距右?guī)?.5m，外偏24°，以窩頭退后10m范圍內(nèi)的巷道坡度基礎(chǔ)上增加1°的角度打入；4#孔窩頭距底板1m，距左幫0.5m，外偏24°，以窩頭退后10m范圍內(nèi)的巷道坡度基礎(chǔ)上增加1°的角度打入。要求保證各孔在巷道前進(jìn)方向上均能滿足30m以上的超前距。

表1 超前探鉆孔施工參數(shù)表

異常出水的化探：在巷道掘進(jìn)過程中頂板出現(xiàn)淋水或在實施超前探測的過程中鉆孔出水，需對出水進(jìn)行采集，并對水質(zhì)進(jìn)行化驗，根據(jù)化驗報告進(jìn)行水源分析，確定是否需要加設(shè)鉆孔進(jìn)行探放，以確保安全掘進(jìn)。

3.超前探測的安全技術(shù)措施分析

(1)物探安全技術(shù)措施

在進(jìn)行物探施工前，應(yīng)該檢查儀器的防爆性。待確認(rèn)儀器沒有問題后，方可運到指定位置進(jìn)行作業(yè)。在搬運過程中，要輕拿輕放，以免對儀器造成損壞。在進(jìn)行測量前，首先檢查作業(yè)空間是否有發(fā)生安全事故的風(fēng)險，例如發(fā)生冒頂?shù)取Ｎ锾絻x器操作人員必須嚴(yán)格按設(shè)計要求施工，線框角度擺放要正確，確保探測準(zhǔn)確。物探施工前應(yīng)確保作業(yè)環(huán)境符合物探施工條件，要將物探干擾降至最低。

(2)鉆探安全技術(shù)措施

鉆工必須經(jīng)過培訓(xùn)持證上崗，學(xué)習(xí)作業(yè)規(guī)程，了解掌握鉆孔探查設(shè)計內(nèi)容。鉆場附近必須有專人定期對頂板進(jìn)行維護(hù)，以免發(fā)生冒頂。在進(jìn)行鉆孔前，應(yīng)該清理完鉆場的浮煤，并保證鉆場處頂板的支護(hù)質(zhì)量，要避免出現(xiàn)空頂現(xiàn)象。鉆機(jī)的操作應(yīng)由具有豐富現(xiàn)場鉆進(jìn)經(jīng)驗的工人完成。每班開鉆前，鉆機(jī)要先試正、反轉(zhuǎn)。鉆機(jī)開始運轉(zhuǎn)后，任何人不準(zhǔn)觸摸鉆桿及機(jī)器旋轉(zhuǎn)部位，防止鉆機(jī)傷人。鉆進(jìn)過程中，要嚴(yán)格執(zhí)行現(xiàn)場交接班制度，現(xiàn)場交清孔內(nèi)情況和鉆機(jī)運轉(zhuǎn)情況。

(3)突水異常預(yù)防措施

鉆孔發(fā)生突水后要進(jìn)行關(guān)閉閥門，對水量進(jìn)行控制。探放水施工中一旦發(fā)生突水事故，現(xiàn)場不能控制時，應(yīng)立即將突水情況向礦調(diào)度室匯報，并以盡快的方式通知附近地點的工作人員一起撤退。如果突水來自老空積水，在突水的同時有大量有害氣體涌出，撤離時要迅速戴好自救器或用濕毛巾捂住口鼻，以防中毒或窒息。

4.小結(jié)

在掘進(jìn)施工過程中，礦井水對掘進(jìn)的安全性危害極大。為了保證掘進(jìn)施工的安全性，針對上組煤三采區(qū)3#煤3307膠帶順槽的超前探測進(jìn)行了設(shè)計，設(shè)計了電法勘探和鉆探的方案。針對超前探測可能出現(xiàn)的一些危險情況，設(shè)計了一系列的安全措施?？梢詾榫蜻M(jìn)工作面的超前探測設(shè)計提供一定的參考。