掘進(jìn)巷道探放水設(shè)計(jì)應(yīng)用

潘晉飛

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)掌石溝煤礦，山西高平 048400）

巷道在掘進(jìn)期間受采動(dòng)影響，破壞了圍巖力學(xué)結(jié)構(gòu)及巖體裂隙分布，導(dǎo)致巷道圍巖產(chǎn)生圍巖松動(dòng)圈，隨著采動(dòng)影響加大圍巖松動(dòng)圈范圍擴(kuò)大以及裂隙擴(kuò)張破壞加聚，導(dǎo)致巷道圍巖裂隙與巷道四鄰裂隙帶導(dǎo)水層貫通，從而造成工作面涌水現(xiàn)象，所以巷道在掘進(jìn)過(guò)程中采取合理有效的探放水設(shè)計(jì)[1]，對(duì)巷道安全掘進(jìn)，避免巷道透水事故發(fā)生具有重要意義；本文以掌石溝煤礦15102回風(fēng)順槽為例，為了解決上覆裂隙含水層積水隱患，決定對(duì)巷道采取合理有效的探放水施工設(shè)計(jì)。

1 概述

15102回風(fēng)順槽工作面位于井田西部，東部為實(shí)體煤；西部為15101采空區(qū)；南部與采區(qū)三條大巷相連；北部相距114m為礦井邊界

15102回風(fēng)順槽設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為1450m，巷道為矩形斷面，斷面規(guī)格為寬×高=4.5m×3.5m，巷道掘進(jìn)煤層為15#煤層，平均厚度為4.03m，巷道沿15#煤層底板進(jìn)行掘進(jìn)，截止目前巷道已掘進(jìn)450m。

15#煤層直接頂主要以炭質(zhì)泥巖為主，平均厚度為4.5m，基本頂主要以粉砂巖為主，平均厚度為10.7m，15102回風(fēng)順槽直接充水含水層為山西組砂巖裂隙含水層，15102回風(fēng)順槽在前期掘進(jìn)過(guò)程中平均涌水量達(dá)14m3/h，導(dǎo)致巷道掘進(jìn)效率低，頂板在長(zhǎng)期淋水情況下出現(xiàn)軟化現(xiàn)象，局部頂板永久支護(hù)失效，威脅著巷道掘進(jìn)安全。

2 巷道探放水設(shè)計(jì)

2.1 鉆孔布置要求

（1）鉆孔在水平面積豎直面上成扇形布置，鉆孔超前距不得低于30m，兩幫控制距離不得低于10m。

（2）由于15102回風(fēng)順槽掘進(jìn)期間主要探訪上覆裂隙水，鉆孔為仰斜鉆孔，在探放水施工前必須對(duì)鉆孔進(jìn)行有效的封孔處理，封孔長(zhǎng)度必須符合實(shí)際探放水要求[2]。

（3）鉆孔終孔位置必須完全滲入積水區(qū)，滲入積水區(qū)高度在1.0～3.0m處，所有鉆孔終孔位置豎直面上間距不得大于6.0m，水平面上不得大于5.0m。

2.2 鉆孔布置參數(shù)

（1）根據(jù)鉆探發(fā)現(xiàn)，15102 回風(fēng)順槽上覆裂隙水區(qū)分散性大，與巷道頂板垂直最大距離為26m，所以設(shè)計(jì)探水鉆孔深度為90m，鉆孔仰角為20°，鉆孔終孔位置位于積水區(qū)2.5m處。

（2）由于15102回風(fēng)順槽四鄰關(guān)系明確，巷道掘進(jìn)期間不受同一水平采空區(qū)、老空水等水害影響，所以只需對(duì)上覆頂板布置探水鉆孔即可，共計(jì)布置5個(gè)探水鉆孔，探水鉆孔編號(hào)為1#、2#、3#、4#、5#，所有鉆孔布置在巷道掘進(jìn)迎頭，距巷道頂板間距為1.5m，鉆孔間距為1.0m。

（3）其中1#鉆孔施工在巷道中部，鉆孔水平角為0°，2#、4#鉆孔水平角為6°，3#、5#鉆孔水平角為12°，其中3#、5#鉆孔為幫部鉆孔，控制幫距為18m，如圖1所示。

2.3 鉆孔孔口安全裝置安裝

為了保證后期探放水施工安全，探水鉆孔施工完后對(duì)鉆孔孔口處分別安裝孔口管、卸壓裝置、控水閥門等安裝裝置，如水壓較大時(shí)必須安裝鉆桿逆止閥[3]。

（1）孔口管安裝：①鉆孔孔口管安裝深度為12m，安裝孔口管段鉆孔應(yīng)進(jìn)行擴(kuò)孔處理，擴(kuò)孔后鉆孔直徑為130mm，并將擴(kuò)孔段內(nèi)煤屑清理干凈；②鉆孔擴(kuò)孔完成后對(duì)鉆孔內(nèi)安裝長(zhǎng)度為3.5m，直徑為108mm孔口管，底部孔口管必須與擴(kuò)孔底部擠壓嚴(yán)實(shí)；③孔口管安裝后對(duì)孔口管與鉆孔壁之間間隙填充水泥砂漿，待水泥砂漿凝固后進(jìn)行掃孔施工，掃孔深度應(yīng)超過(guò)孔口管長(zhǎng)度0.3m；④鉆孔掃孔完成后，對(duì)鉆孔進(jìn)行注水耐壓試驗(yàn)，注水壓力應(yīng)大于積水壓力，注水時(shí)間不得低于30min。

（2）在探放水施工前必須準(zhǔn)確掌握積水區(qū)水量、水壓等，并在孔口管上安裝卸壓裝置、控水閥門等，當(dāng)積水區(qū)水壓大于1.0MPa時(shí)必須安裝防噴逆止閥。若水壓大于2.0MPa，且鉆孔需永久保留時(shí)必須對(duì)鉆孔安裝雙水門。

3 探放水施工技術(shù)要求

3.1 鉆探前技術(shù)要求

（1）鉆場(chǎng)應(yīng)布置在頂板穩(wěn)定，在且附近10m范圍內(nèi)無(wú)任何地質(zhì)構(gòu)造，鉆場(chǎng)確定后必須對(duì)鉆場(chǎng)頂板、巷幫進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，保證鉆場(chǎng)附近圍巖穩(wěn)定性不受鉆孔施工以及放水施工影響。

（2）鉆孔施工前應(yīng)由礦測(cè)量部門現(xiàn)場(chǎng)給定鉆孔位置，施工隊(duì)組必須安排專職的技術(shù)人員深入現(xiàn)場(chǎng)，明確鉆孔布置數(shù)量、鉆孔傾角、鉆孔深度等。

（3）鉆機(jī)安裝前需對(duì)鉆場(chǎng)底板進(jìn)行硬化，保證鉆機(jī)安裝牢固，鉆機(jī)采用“一車四錨”固定方式，鉆機(jī)采用專用供電方式，在進(jìn)行鉆孔前必須對(duì)鉆機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)試驗(yàn)。

（4）對(duì)鉆場(chǎng)附近施工排水溝以及臨時(shí)水倉(cāng)，確保工作面放水后能夠正常排水，在水倉(cāng)內(nèi)安裝兩臺(tái)45kW潛水泵且保證水泵運(yùn)轉(zhuǎn)正常[4]。

3.2 探放水施工技術(shù)要求

（1）在鉆孔施工時(shí)應(yīng)準(zhǔn)確掌握煤巖層厚度以及換層位置，鉆孔每鉆進(jìn)10m必須準(zhǔn)確測(cè)量一次鉆孔深度，終孔前再進(jìn)行一次測(cè)量。

（2）鉆孔在施工過(guò)程中若發(fā)現(xiàn)煤壁片幫、頂鉆、塌孔或水量、水壓突然增大時(shí)，必須立即停止鉆進(jìn)，記錄鉆孔鉆進(jìn)位置、煤巖層情況，并立即向礦調(diào)度室匯報(bào)，及時(shí)采取有效技術(shù)措施。

（3）在探放水施工時(shí)應(yīng)安排專職的瓦檢員對(duì)鉆孔及其附近有害氣體檢測(cè)，若發(fā)現(xiàn)鉆場(chǎng)瓦斯、一氧化碳超標(biāo)時(shí)，必須立即停止鉆進(jìn)，撤出工作面作業(yè)人員，并對(duì)鉆場(chǎng)采取通風(fēng)措施，排除有害氣體。

（4）在鉆孔施工過(guò)程中若出現(xiàn)鉆孔內(nèi)高壓噴水時(shí)，必須采用反壓鉆進(jìn)方式，并制定孔口管突出的措施，具體措施如下：①對(duì)鉆場(chǎng)煤壁施工錨桿、錨索進(jìn)行加固，并在鉆場(chǎng)處支設(shè)一排木柱進(jìn)行頂板加強(qiáng)支護(hù)；②對(duì)鉆場(chǎng)施工一排注漿鉆孔，鉆孔深度為3.0m，每排3個(gè)，鉆孔施工完后對(duì)鉆孔高壓注入馬麗散，對(duì)破碎煤壁進(jìn)行粘接。

（5）探水鉆孔過(guò)斷層帶時(shí)且鉆孔內(nèi)有積水時(shí)，必須進(jìn)行放水試驗(yàn)，若孔內(nèi)無(wú)水時(shí)必須對(duì)鉆孔進(jìn)行壓水試驗(yàn)，檢測(cè)斷層帶處巖層隔水性能，注水壓力必須大于斷層巖體所能承受的壓力[5]。

4 結(jié)論

截止2019 年12 月17 日15102 回風(fēng)順槽已掘進(jìn)到位，巷道掘進(jìn)至450m 處時(shí)進(jìn)行探放水施工，巷道后期掘進(jìn)中布置了11 個(gè)鉆場(chǎng)，共計(jì)布置鉆孔55 個(gè)，鉆孔施工總長(zhǎng)度為4950m，通過(guò)后期掘進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)觀察發(fā)現(xiàn)，55個(gè)鉆孔中有24 個(gè)為濕孔，31 個(gè)為干孔，其中位于710～970m段鉆孔放水量最大，共計(jì)放水量為2488m3；15102回風(fēng)順槽探放水施工后巷道在掘進(jìn)時(shí)頂板淋水量明顯減小，淋水量不足1.5m3/h，基本消除了上覆裂隙水患，保證了巷道安全掘進(jìn)，巷道掘進(jìn)速度由前期的4.1m/d提高至8.4m/d，取得了顯著應(yīng)用成效。