掘进巷道探放水施工设计_申鸥鹏.pdf

2023年第7期西部探矿工程*收稿日期：2022-03-15作者简介：申鸥鹏（1987-），男（汉族），山西孝义人，工程师，现从事煤矿防治水技术管理工作。掘进巷道探放水施工设计申鸥鹏*（山西煤炭运销集团金达煤业有限公司，山西 吕梁 032300）摘要：为了防止新二采区轨道巷掘进时上覆采空区技术涌入工作面，金达煤矿测防治水科通过技术研究，决定对轨道巷采取超前探放施工，通过实际应用效果来看，采取探放水施工后，共计探放积水达5775m3，基本消除了上覆采空区技术影响，取得了显著应用成效。关键词：掘进巷道；超前钻探；应用分析中图分类号：P618 文献标识码：A 文章编号：1004-5716(2023)07-0143-03巷道掘进期间由于受邻近采空区、上覆采空区以及含水层影响，出现围岩淋水现象，巷道围岩出现淋水后会软化煤岩，使煤岩体抗载强度降低1-3，而且在水流侵入围岩裂隙内，使裂隙扩张破坏4，造成围岩破碎严重；同时当积水量及水压大时，在水压作用下，巷道与积水区形成涌水通道5，很容易造成透水事故，威胁着巷道施工安全，所以巷道掘进期间必须采取合理有效的防治水措施，消除四邻水害隐患；本文以金达煤矿新二采区轨道巷围岩研究对象，对巷道掘进期间提出了合理有效的探放水设计。1概述1.1巷道四邻关系晋能控股煤业集团金达煤业有限公司新二采区轨道巷东邻矿界保安煤柱，东部为宜兴井田规划区，未进行开采，为实体煤层；西邻南翼三条大巷；南邻新二采区运输巷（已掘进868m，中间留有保安煤柱35m）；北邻新二采区回风规划巷道。1.2巷道煤层特性新二采区轨道巷所掘煤层属石炭系上统太原组10#、11#煤层，前718m段沿10#、11#煤层合并区底板掘进，7181334m段沿11#煤层底板掘进，为实体煤层，煤层平均厚度6.35m，煤层顶底板岩性如表1所示。10#、11#煤层以半亮型煤为主，底部多为暗淡型。半亮型煤呈条带状或线理结构，水平层理构造良好，并夹有线理状丝碳及暗煤薄层。半亮型煤以亮煤为主，但暗煤和丝碳含量较多，以角质化和木质丝碳类物质较为突出。前718m段沿10#、11#煤层合并区底板掘进，7181334m段沿11#煤层底板掘进，巷道性质为煤巷，设计长度为1334m。1.3水文地质情况顶板名称老顶直接顶直接底岩石名称K2灰岩泥岩泥岩厚度(m)6.172.556.262.104.34岩 性 特 征灰色含方解石脉，夹燧石结构，致密坚硬，不易垮落灰黑色或灰色含粘土层，破碎易落节理较发育表1新二采区轨道巷煤层顶底板情况表依据2016年地面瞬变电磁探测及上覆9#煤层采掘情况测量的1m底板等高调查积水异常区DC9-3，根据等高线走势标明积水范围，预计积水面积19280m2、积水量5784m3，新二采区轨道巷水文地质类型为中等，地表上方无常年性河流通过。本掘进工作面正常涌水量为1.8m3/h，最大涌水量为3.0m3/h，放水时最大涌水量为20m3/h。2巷道探放水设计2.1钻探设备（1）探水钻机型号：ZDY1900L；钻杆规格：50mm；1432023年第7期西部探矿工程钻头规格：65mm；钻杆数量：不少于设计要求。（2）排放水设备两台,一台使用（BQW-11kW的电泵）,一台备用（BQW-11kW的电泵）,临时水仓配置一台BQW-11kW电泵一台，三寸排水管，将排水管连接到位，将水排入中央水仓。2.2正常掘进钻探根据煤矿防治水细则规定，始终坚持“预测预报、有掘（疑）必探、先探后掘、先治后采”的探放水原则，按照探掘分离管理规定，结合新二采区轨道巷地质条件、采掘部署等，新二采区轨道巷分3段进行超前钻探。2.2.1第一段钻探里程41461m段，新二采区轨道巷沿合并层底板掘进，上覆9#层为工业广场保安煤柱，为实体煤层。巷道右帮48m范围内上覆9#层存在一条原二采区辅助回风巷，因此，上覆9#层只对该巷道进行探测。本区域内按钻孔布置示意图进行钻探验证，钻孔呈扇形布置，保证超前距不小于30m、偏帮距不小于20m，布置钻孔3个（编号为1、2、3），超前钻孔沿煤层倾角布置。上覆9#层原二采区辅助巷每隔30m布置一组钻孔进行钻探验证，布置钻孔编号为4号孔。见表2。2.2.2第二段钻探钻孔编号1234方位角（）9069111104倾角（）21+孔深（m)60646434探查层位10#、11#合并层10#、11#合并层10#、11#合并层开孔点至9#层采空区表2巷道41461m段钻孔参数表钻孔编号12345方位角（）906911110454倾角（）21+18+孔深（m)6064643440探查层位10#、11#合并层10#、11#合并层10#、11#合并层开孔点至9#层采空区开孔点至9#层采空区表3巷道461821m段钻孔参数表里程461821m段，新二采区轨道巷沿合并层底板掘进，巷道左帮上覆9#层为采空区，右帮48m范围内上覆9#层存在一条原二采区辅助回风巷，其层间距为714m。钻孔呈扇形布置，保证超前距不小于30m、偏帮距不小于20m，本煤层布置钻孔3个（编号为1、2、3），上覆9#煤采空区布置钻孔2个（编号为4、5），钻孔以打到采空区为准。见表3。2.2.3第三段钻探里程8211334m段，新二采区轨道巷沿11#煤层底板掘进，上覆10#层为实体煤层，上覆9#层为采空区，其层间距为714m。钻孔呈扇形布置，保证超前距不小于30m、偏帮距不小于20m，本煤层布置钻孔3个（编号为1、2、3），上覆9#煤采空区布置钻孔3个，其中2个短探（编号为4、5），1个长探（编号为6），钻孔以打到采空区为准。见表4。3探放水注意事项（1）钻机安装要求：严格按照设计的钻孔方位角调整好钻机方位，并将钻车机身调平，利用点柱将钻车固定牢靠，然后按照设计倾角调整好钻机倾角，固定好钻车立柱，保证钻孔方位角、倾角准确。钻孔角度、位置调整好后，施工中及每个班接班后应检查点柱是否牢固，校验钻孔方位角、倾角是否变化，发现偏差应及时予以调整。（2）钻进中正确判定层位，做好岩性、气体的描述和记录工作。各项原始记录要及时、准确、清楚、完整；终孔丈量钻具，并做详细记录，超差要合理平差。如遇到煤层的向斜、背斜等构造或者遇到岩层，钻孔深度达不到设计孔深时，超前距始终不得小于30m。1442023年第7期西部探矿工程（3）如果物探有异常时，依据物探分析结果及采掘工程平面图1m 底板等高线分析结果，在正常钻探的基础上补充对异常区的钻探验证，在物探异常区等高线最低点进行探放水钻孔布置，进行单孔设计。（4）通过9#煤采掘情况及超前钻探成果分析，工作面前方会遇陷落柱时，在工作面正中按顺槽方向打一钻孔，尽量一次性穿透陷落柱，然后在两边再布置两个钻孔（保证偏帮距不小于20m），探明该陷落柱导水情况。如终孔未能穿透陷落柱时，保证超前距不小于30m的前提下进行掘进，当掘进到位时再按探正常循环设计进行钻探。（5）钻车在钻孔过程中，当钻杆之间采用螺纹连接时，动力头严禁反转，只有在加接或拆卸钻杆时，夹持器夹住钻杆后才可反转。当钻杆之间采用四方扣传递转矩，并用U型销连接时，在卡钻、抱钻时动力头才可反转。（6）打通9#煤采空区的钻孔在无水害时，瓦斯员检测瓦斯后，必须立即组织队组对相应的钻孔采用棉纱、水泥等封孔材料进行封堵，保证无有害气体泄漏；在钻孔有水害时，按设计要求排完积水、瓦斯检测完成后，组织立即封堵。4结束语山西煤炭运销集团金达煤业有限公司通过对新二采区轨道巷上覆9#煤层采空区积水采取合理有效探放水措施后，探水钻孔共计放水量为5775m3，基本消除了上覆9#采空区积水隐患，巷道在后期掘进过程中，顶板最大淋水量为0.7m3/h，对巷道掘进影响小，达到了水害隐患治理的目的，取得了显著应用成效。参考文献：1阚志涛.双臂钻机在掘进工作面探放水钻孔施工中的应用J.煤炭工程，2021（11）：57-60.2赵玉锐.邻近采空区探放水施工技术应用J.煤炭与化工，2021（9）：55-57.3吕谷威.掘进巷道超前探放水施工设计J.山西冶金，2021（4）：310-311.4孟志彬.掘进巷道探放水技术应用分析J.山西化工，2021（3）：24-25.5栗炜.煤矿超前探放水施工技术应用实践J.山东煤炭科技，2021（5）：173-174，177.钻孔编号123456方位角（）90691115412690倾角（）18+18+11+孔深（m)606464404061探查层位10#、11#合并层10#、11#合并层10#、11#合并层开孔点至9#层采空区开孔点至9#层采空区开孔点至9#层采空区表4巷道8211334m段钻孔参数表（上接第142页）道内掘进过程中淋水情况不断地减少，围岩变形没有超过30mm，所以总体来说123煤层的安全性达标，并未出现恶性事故。6结语在煤矿开采环节容易发生突水事故，而这种现象是比较普遍的，因此，考虑到工程的安全性必须采取合理的措施处理。在本次研究中老空区的充水情况比较严重，积水量也比较大。而通过合理的应用各种疏放水措施，有效地降低内部水压，让积水可以及时排出。在本项目中降压的效果非常好，围岩变形量处于合理的范围内，通过该防治水技术的应用切实保障煤矿开采效果，对于当前的煤层作业产生积极的意义。参考文献：1曾亮亮.含水层下巷道掘进防治水技术J.中国石油和化工标准与质量,2020,40(11):187-188.2弓建伟.倾斜厚煤层掘进工作面冲击地压防治技术的实践J.山西化工,2020,40(2):88-90.3向剑飞,朱静静.整合矿井掘进巷道有害气体防治技术研究J.中国煤炭,2020,46(1):50-53.4孙士聪.巷道掘进过导水断层水害防治技术研究J.石化技术,2019,26(10):302-303.5郑长生,赵辉.深埋高应力大断面煤巷掘进片帮防治技术J.内蒙古煤炭经济,2019(8):76-77.145