先鋒礦12172工作面機風巷探放水設計

摘要：為解決己17-12172工作面機風巷掘進期間不受老空區積水和老巷積水影響，解除水害隱患，對工作面的老空積水量進行了估算，并針對性地制定了探放水設計。在12172機風巷掘進中直接采用鉆探手段，以循環超前鉆探的方法實施探放水工作。解決了老空區積水的威脅，保證了掘進工作面安全順利施工，也保證了礦井的安全生產。

關鍵詞：老空區積水 超前鉆探 探放水設計 安全措施

1 工作面概述

己17-12172工作面位于先鋒礦己二采區井田東南部，西臨井筒保護煤柱，東臨保護煤柱，北臨總回風巷，南臨邊界保護煤柱。該工作面設計走向長157m，傾斜長92m。機巷標高-92～-110m，傾角4°；風巷標高-104.5

～-117m，傾角12°。工作面煤層產狀為褶曲構造，布置在褶曲軸部，傾伏西北，傾角約3°，產狀穩定，普氏系數1～2，煤層厚度4.5m左右，但上覆煤層已開采，平均煤厚1.5m。為確保該工作面安全生產該工作面掘進期間邊探邊掘。根據相鄰工作面揭露情況，12172機風巷施工區域內，頂板含水層已疏干，水源補給較少。預計主要水害為老空區積水和老巷積水。根據地質報告敘述和鄰近工作面水文、地質資料，采用《煤礦安全手冊》中老空積水估算公式進行估算。估算公式：Q積=Q采+Q巷，Q采=KFM/cosα，

Q巷=WLK。通過對采空區積水估算最大積水量為36312m3，依據《煤礦防治水規定》對該工作面實施超前鉆探，以查明該巷道附近的水文地質情況，解除水害隱患，確保施工安全。

2 探放水設計

2.1 鉆探設計參數：12172工作面屬下分層開采，在掘進期間可能會遇見采空區和老巷的積水。因此，此次探放水鉆孔設計沿12172機風巷煤層布置，在平面上以該巷道為中心呈半扇形，共布置3個鉆孔，中孔深60m，側幫孔深64m。每次鉆探循環保留30m超前距和側幫20米距離。施工隊在施工12172機風巷期間要對前方和側幫執行“探3m掘1m”補充鉆探施工。

①機巷鉆孔設計參數如下：

②風巷鉆孔設計參數如下：

2.2 單孔設計：采用一級套管二級孔徑結構，套管長度5.1m，套管以后為裸孔。套管外口焊接高壓法蘭盤，法蘭盤外連接裝壓力表的短節，短節外接高壓閘閥。

①鉆孔結構：開孔直徑￠94mm，使用ZL-1200型液壓坑道鉆機，鉆進至4m后下直徑￠89mm套管，終孔直徑￠75mm，套管外接4寸高壓閘閥，公乘壓力0.7MPa，再接孔口密封裝置，以保證有控制性放水。②鉆機安裝：設備入井運輸，采用三腳架起吊平板車運輸，并嚴格按井下操作規程操作，鉆機安裝采用底梁-錨桿固定方法，底木梁選用斷面250mm×250mm×1500mm方木兩根，保證鉆機牢固、不移位。③鉆探施工。a安裝鉆機進行探水前：應加強鉆孔附近的巷道支護，并在工作面迎頭打好堅固的立柱和攔板。清理巷道，挖好排水溝。探水鉆孔位于巷道低洼處時，配備與探放水量相適應的排水設備。在打鉆地點或其附近安設專用電話，人員撤離通道暢通。b鉆孔定位及開孔：鉆孔定位由專業測量人員按設計要求進行標定，鉆機固定后按鉆孔要素開孔，開孔直徑94mm，鉆進4m后下入直徑￠89mm套管5.1m。c固管：套管下入后，將套管拉出孔底100-200mm，用BW250型三缸泵向孔內壓清水，進行洗孔，沖凈孔內巖粉及沉渣，確保注漿固管時孔內暢通，壓入清水15分鐘后將攪拌好的水泥漿用泵順套管注入，直至套管外圍水泥漿注滿為止；待套管口水泥漿凝固48小時后，用直徑75mm無巖芯鉆頭透孔至孔底。d試壓、安裝閥門、防噴裝置及測壓表：封閉套管后，用泵向孔內注水試壓，壓力達到預計水壓的2倍，穩定試壓時間不能少于30分鐘，試壓過程中要有詳細記錄，在試壓過程中若出現鉆場四周或套管外圍有滲水，孔口管松動等異常，必須重新固管，直至試壓合格。試壓時三缸泵操作，必須由班長或技術人員親自操作，并在試壓前檢查三缸泵安全閥的良好性能，防止試壓時猛然起壓，造成損壞設備或傷人事故。通過注水試壓確定套管牢固無問題時，裝0.7MPa高壓閥門、測壓表及防噴裝置。e換徑后鉆進：試壓合格后，安裝閥門、測壓表，改用直徑￠75mm合金鉆頭或直徑￠75mm金剛石鉆頭鉆進至終孔。鉆進時帶班人員要定期檢查鉆孔內的巖粉及沉渣，并要經常沖孔，確保孔底干凈，防止發生埋鉆卡鉆等事故，指導鉆探施工人員順利施工。f定位由地質和測量人員定位置。鉆孔施工期間，做好水文觀測記錄，校正鉆孔，見水預報及原始記錄等工作，保證原始記錄清楚，層位準確，以便對鉆孔的水文地質情況更好的掌握。g鉆進到含水層時，必須提前確保鉆進中突然出水時，鉆場內的安全作業環境，并確保不對鉆場以外區域構成水害威脅。h鉆孔施工完后，必須洗孔，不得堵孔，封孔，并按規定安裝DN100/4MPa高壓閥門、測壓表及防噴裝置。

2.3 技術要求：鉆孔下套管，固管，安設高壓閥門和測壓表，符合規定要求。并做水文觀測工作，如漏水、掉鉆、出水等要認真記錄。

2.4 遇到下列情況之一停止鉆進：鉆孔在鉆進過程中出水，且水壓、水量較大；鉆孔漏水且出現卡鉆，無法繼續鉆進；孔深達到設計深度；遇到其它突發情況等。

3 排水系統

12172機風巷分別在巷道工作面設兩臺潛水泵，一臺工作，一臺備用，水泵型號：BQS15-22-2.2/B，功率2.2KW，

排水量15m3/h，揚程22m；接到專用排水管路上。鉆場附近設臨時水泵窩不得小于12m3，排水系統采用專用供電線路，保證排水設施不受其他設備影響，隨時正常運轉，并安裝瓦斯電閉鎖裝置，當瓦斯濃度超過0.7%時能夠自動斷電。排水系統均保持完好，保證能隨時正常使用。機巷排水線路：工作面→己1617—12120風巷→總回風巷→己一井底車場→己一采區水倉。風巷排水線路：工作面→己二采區輔助運輸巷繞道→總回風巷→己一井底車場→己一采區水倉。

4 人員組織

為保證安全施工，礦成立探放水領導小組。領導小組每次探放水前必須做好防排水的一切工作，保證排水系統必須完好，并由礦總工程師負責調度、技術、機電、通風、安檢等單位參加，各司其職，各負其責。探放水時，探水工要持證上崗，施工鉆孔三班循環，每班4個人，其中水泵工1人，跟班隊長1人，共計12人。

5 安全措施

①探放水前，礦應組織召開一次專題會議，布置探水時的安全注意事項，并落實到位，各負其責。探水前所有受水害威脅地區的人員必須熟悉水災撤離路線。②在組織探放水前，必須先施工水泵窩，鋪設排水管路，安裝排水設備；排水設備必須處于完好狀態。③探放水時，瓦檢員必須在現場時刻檢查工作面回風流及鉆孔內的瓦斯及其它有害氣體含量。若有瓦斯濃度超過0.7%時，必須立即停鉆，切斷電源，撤出人員，并報告礦調度室，及時采取措施進行處理。④探放水應由專業人員和專職隊伍進行施工，鉆孔應當鉆入老空水體最底部，并監視放水全過程，核對放水量和水壓等，直到老空水放完為止。探放水時，其它人員應全部撤離探放水點以下受水害威脅區域內。⑤搭設鉆機架子時必須牢固，鉆機壓柱必須牢固，并用楔子加固。鉆場懸掛瓦斯監測報警儀，瓦斯探頭距鉆場不得大于5m。⑥埋設孔口管必須用水泥加固，并做孔口管耐壓試驗，套管長度不得小于1.5m，孔口管外側要安裝閥門和測壓表，確保在排水能力不足時能控制放水。⑦鉆進時設專人觀察煤壁、頂板。若發現煤壁片幫、頂板來壓或鉆孔中水壓增大，有頂鉆等異常情況時必須立即停止鉆進，但不得拔出鉆桿。現場負責人及時向調度室匯報并派專人監測水情，如果情況危急時必須立即撤出所有受水害威脅地區的人員，然后采取措施進行處理。⑧在鉆進過程中，鉆機司機不得正照探孔，應站在鉆機一側操作，防止高壓水傷人。在鉆出水時，應及時關閉控制閥，防止大量水涌出。打鉆探出水后，應保持鉆孔出水暢通，若鉆孔堵塞，要及時捅孔繼續排放，人員不得正對鉆孔站立。⑨放水時要根據水泵排水能力、水倉容量控制排放水速度，遇到水量突然變化時，必須立即報告礦調度室，分析原因，及時進行處理。⑩整個探放水過程中必須設專人現場跟班，并嚴格記錄出水量、水壓并按時填寫探放水記錄。

6 結語

己17-12172機風巷掘進中直接采用鉆探手段，以循環超前鉆探的方法實施探放水工作。探放采空區積水和老巷積水，解除了水害隱患，防止了在掘進過程中發生透水事故。保證了工作面安全施工。

參考文獻：

[1]馮科技.無壓探放老空水在煤巷掘進中的應用[J].價值工程，2011（32）.

[2]馮科技.淺談煤礦防治水分析及治理措施[J].中國石油和化工標準與質量，2011（08）.

[3]張懷奇，陳振福.煤礦下山掘進工作面水患治理[J].價值工程，2011（17）.