綜合防治水技術的研究與應用

摘要:綜合防治水技術的研究與利用對改善煤礦安全生產，緩解接替壓力等具有重要的現實意義。本文根據朝川礦一井己16-17-21090上跨面掘進工作面的地質條件，針對防治水的應用技術進行論述，對今后的防治水技術有重要的參考價值。

關鍵詞:承壓水綜合防治物探鉆探探放技術

0 引言

朝川礦一井所采己16-17煤層，為一北低南高單斜構造，采煤工作面沿走向平行布置，普遍采用沿空送巷掘進技術。己16-17-21090上跨面位于一井一水平己一采區二水平暗主、副斜井以東，第五勘探線以西，在己16-17-21050工作面以北，己16-17-21090 工作面以南。工作面處于-147標高至-228標高之間，設計儲量27.1萬噸。該上跨面設計從己16-17-21090風巷F20點處沿風巷方位向東施工67m，以方位176o施工上跨面切眼107m，然后以方位264o施工420m(與己16-17-21050機巷凈間距5m)，變向以方位296o施工209m與己16-17-21090風巷F9點東36m處貫通。該面北部與其相鄰的己16-17-21050工作面于2007年5月開始回采，在掘進和回采期間底板均有滲水現象，特別是回采頂板垮落后頂板砂巖水和上部采空區積水將匯聚到該面最低位置，且該面下部有一個回采時的環形水倉。根據相關資料分析，上跨面以北全部為采空積水區。嚴重威脅上跨面掘進期間安全。己16-17-21090上跨面施工期間采用綜合防治水技術，保證了的掘進安全快速掘進及基本解除了上跨面回采水害威脅，為采掘正常接替贏得了寶貴時間。為今后朝川礦一井在老空區周圍的安全掘進提供了方法，為深部厚煤層采面合理設計和安全掘進提供了可靠的依據、積累了寶貴的經驗

1 工程概況

朝川礦一井己16-17-21090工作面附近簡略地質情況為:巷道位于己16-17煤層中，煤層底板距L2灰巖約為10m、距寒灰約為50m。L2灰巖平均厚度約為12m。地層總體傾向約為345°、傾角約為20°。煤層底板石炭系巖溶水和己16-17-21090工作面采掘造成的老空積水區是此次探水的重要疑點。為防止地板承壓水和己16-17-21050工作面老空對己16-17-21090工作面施工造成威脅，確保施工期間的安全，依據《煤礦安全規程》和《煤礦防治水工作條例》的規定，必須在解除水患威脅后方可正常掘進的原則。

2 綜合防治水技術

2.1 方案設計:

2.1.1 瞬變電磁勘探 確定異常區域 查明一井21090工作面掘進頭前方及掘進頭附近100米范圍內是否存在底板承壓的威脅。

2.1.2 鉆探 求證 落實 在物探的基礎上確定的低阻區(可能有水區)進行鉆探核實排查，使可能有的水體及水體的一切特性和區域得到肯定。

2.1.3 短探短掘 在過勘探區后，掘進過程中采取的防治水措施

2.2 概述 變電磁法既物探是利用不接地回線或接地線源向地下發射一次脈沖磁場，在一次脈沖磁場間歇期間利用線圈或接地電極觀測地下介質中引起的二次感應渦流場，從而探測介質電阻率的一種方法。根據瞬變電磁勘探視電阻率斷面圖，觀測地層相對高、低阻電性分布情況，結合區域水文地質資料，判斷探測范圍內巖層的賦、導水性及其分布情況等。但是瞬變電磁勘探盲區約為15m。以視電阻率值小于2的區域為相對低阻異常區。物探時探測現場附近金屬物較多，對物探結果存在一定影響。鉆探是利用煤安型鉆機向巖體和水體有效實地鉆探的一種方法。目的性比較強，效果比較明顯，且容易控制是一種比較經濟有效實地鉆探的一種方法。但比較盲目。必須確定方向和坡度。局限性較大。如果將物探，鉆探結合起來物探結論，對不確定區域又進行了實地鉆探，彌補了物探的盲區和不確定區域的排查又發揮鉆探目的性比較強，效果比較明顯其特點，確實的做到物探和鉆探的優勢互補合理準確利用的原則。

2.3 探放水位置 己16-17-21090上跨工作面施工到低阻異常區20m時停止施工，沿現有巷道做探放水硐室并在適當位置開掘一容量不小于50m3的水倉。

2.4 鉆孔設計 己16-17-21090上跨工作面在巷道的迎頭探放水硐室內以低阻區方位布置鉆孔二組一次打透低阻區或超過5-10米為原則，每組三個孔，其中1-1#孔為主孔，終孔垂距1.5m，設計孔深50m，壓力0.4 Mpa，終孔直徑φ56mm，并根據鉆孔揭露情況，后期將鉆孔涮大增加放水量，放水采用可控制放水。預計單孔無控制最大放水量11.85m3/h，平均放水量5.33m3/h，其中己16-17-21090上跨風巷水倉100m3，基本解除積水區對己16-17-21050機巷的威脅。但在實際探放水工作中己16-17-21090上跨風巷均受到50機巷老空水的威脅。通過探放水后，基本解除已16-17-21090工作面機巷施工期間的水害威脅。但在具體施工過程中，還應堅持短探短掘的原則預防殘余積水對施工安全的威脅。

2.5 單孔設計 ①各孔均布置在己16-17煤層中，開孔孔徑選用φ110mm的鉆頭鉆進，鉆進6.2m時，停止鉆進下入φ89mm套管6m，進行注漿固管。②下套管時要逐節緩慢推進孔內，最后一節纏上干海帶，最外層纏上干布，捆扎好，小心推入孔內。③孔口管全部推進后，孔口管至海帶段用水泥砂漿全部充填，并預留一通氣孔。④孔口處水泥漿凝固后，開始注漿，注漿壓力不小于0.05Mpa，凝固48小時后，用φ56mm鉆頭掃孔，掃孔深度不少于6.2m，鉆孔掃至預定位置時，在孔口管上加裝閘閥、防噴裝置、壓力表，進行試壓，試壓壓力不小于0.05Mpa，穩定試壓時間不少于30分鐘，必須達到鉆孔及鉆場周圍無出水，無滲漏，否則重新注漿，直至合格。

3 施工技術要求

3.1 鉆場施工 風巷施工至距原己16-17-21090工作面水倉50m間根據現場煤層完好情況是否符合探放水要求，確定具體探放水位置及參數。探放水鉆場必須保證鉆孔施工方向煤壁完好無空頂、空幫現象，硐室和巷道迎頭用木柱板皮加固，探放水鉆場巷道迎頭后退10m范圍內對兩幫也同時進行加固。

3.2 鉆孔施工

3.2.2 施工人員必須熟悉本次鉆探任務，嚴格按《煤礦安全規程》、《礦井水文地質規程》和《煤礦防治水工作條例》及安全技術措施施工。

3.2.2 探放水前在距探放水位置近且最底處的適當位置，開掘容量不小于50m3的水倉，配備排水能力不小于50m3/h的水泵兩臺，及相應的排水設備和排水管路，探放水前必須對防排水系統進行試運轉，探放水期間確保排水設備完好正常使用。

3.2.3 施工人員必須嚴格按設計要求施工，未經批準不得擅自改變原設計。

3.2.4 探放水鉆孔必須布置在煤壁完整可靠的位置，并根據鉆機性能盡可能將鉆孔靠巷道下部布置，以增加鉆孔距采空區之間煤壁厚度，探放水前必須加固鉆場周圍的巷道和排水泵窩，及時清理巷道內的浮渣。防止發生鉆孔和排水系統漏水，形成煤水混合體，威脅鉆場施工人員安全。

3.2.5 掃孔試壓及開鉆前必須確認排水管路完善，排水設備運轉可靠。經礦有關部門進行聯合驗收。確保不對鉆場及鉆場以外的任何區域構成水害威脅后，方可進行探放水。

3.2.6 為保證本次探放水的順利進行，施工單位必須認真編寫施工組織設計和安全技術措施，并認真貫徹執行。讓所有參加本次探放水的所有人員認真學習安全技術措施，明確探放水各項安全技術要求。使所有參加施工人員熟悉避災路線。

3.2.7 加強與相關科室的業務技術聯系，每次施工鉆孔前根據工程揭露情況，由測量人員現場實測計算各項數據，對設計參數進行調整，根據計算結果現場標定鉆孔傾角及方位，施工過程中如遇異常情況及時停止鉆進采取措施。

3.2.8 每次開鉆前，必須對閘閥、防噴等孔口裝置進行檢查，確認合格后方可鉆進。

3.2.9 鉆進施工中要設專人作好技術資料的收集記錄工作，并隨時觀察鉆孔有無異常現象，防排水設備是否完好。確保鉆透采空積水區出水時能實現有控制放水，鉆透采空積水區必須在8點班進行。

3.2.10 探放水期間必須制訂防有害氣體溢出的安全技術措施和現場管理辦法并按要求嚴格執行。

3.2.11 安裝防排水設備時要充分考慮風流方向對防排水設備的影響，確保安全施工。

4 防治水安全技術措施

4.1 在過勘探探水位置后，必須先探后掘(短探短掘)，探5m掘一米，由上向下每隔3m打一組探眼，勘探孔位置處每1m打一組探眼，(探眼位置為上、中、下呈扇形布置)，每組3個，眼深5m，以解除50采面水倉對工作面的威脅。

4.2 施工中一旦發現有透水預兆時，必須停止作業，查出原因采取有效措施進行處理，防止事故擴大，同時要通知受威脅地點人員撤退，并報告調度室。透水預兆有掛紅、掛汗、空氣變冷，出現霧氣、水叫、頂板淋水加大、頂板來壓、有臭味等。

4.3 做好排水工作，在機巷水倉安設水泵和排水管路，保證足夠的排水能力。要求水泵一臺工作，一臺備用。鋪設一趟直徑為4寸的排水管路。

5 預防瓦斯安全技術措施

5.1 瓦斯檢查員每班對氣體檢查次數不少于2次，還必須在勘探孔處掛瓦斯牌板，檢查后必須認真填寫，發現異常時必須及時向跟班工長和調度室匯報，采取措施進行處理。

5.2 工作面回風流中瓦斯濃度超過0.8%或二氧化碳濃度超過0.8%時，必須停止工作，撤出人員，采取措施進行處理。

5.3 工作面風流中瓦斯濃度達到0.8%時，必須停止用電鉆打眼;爆破地點附近20m以內風流中瓦斯濃度達到0.8%時，嚴禁爆破。每次爆破必須嚴格執行一炮三檢和三人連鎖爆破制度。

5.4 勘探孔處體積大于0.5m3的空間內積聚的瓦斯濃度達到0.8%時，附近20m內必須停止工作，撤出人員進行處理。

5.5 跟班工長必須在水倉處懸掛瓦斯便攜儀，掛便攜位置:距頂不大于0.3m，距幫不小于0.2m，隨時檢查該處的瓦斯濃度情況，發現問題及時處理。

6 頂板管理安全技術措施

①機巷鉆探期間各項施工技術要求必須符合規程要求。②過勘探孔段及上下兩側各打臺棚。③工作面杜絕空幫空頂現象，出現空幫空頂現象時，用坑木背實或絞架抓幫接頂，采煤后及時封閉煤幫。④支柱不迎山等現象。⑤嚴格控制頂板。⑥跟班工長、班組長、驗收員必須把該處作為管理重點，確保時刻有人現場把關。

7 結束語

己16-17-21090上跨工作面綜合防治水技術增大安全的砝碼、節約了人力，物力的投入。成果顯著。確保己16-17-21090上跨工作面的安全生產。節約了時間，有目的、有計劃的進行探放水，是己16-17-21090上跨工作面順利掘進作出來巨大貢獻。