掘進巷道超前探放水工程實踐研究

趙方重 趙玉龍

（濟寧市金橋煤礦，山東 濟寧 272200）

1 概述

南四軌道巷西臨F22支2斷層，其落差0～20m，位于斷層的下盤區域，掘進期間可能會揭露其次生斷層，在一定程度上受斷層突水威脅；另外掘進期間受3煤底板砂巖含水層的影響。根據礦井水文地質資料及一采區、二采區、五采區采掘揭露的水文地質資料分析[1]，3煤底板砂巖水富水性弱，補給條件差，主要以靜儲量為主，無外來水源導入時，水量很小，涌水量一般不大于10m3/h，且經過一段時間疏放后涌水量迅速減小，直至消失。本著“預測預報、有疑必探、先探后掘、先治后采”的防治水原則[2]，特在南四軌道巷預留的鉆探硐室內進行超前探放水，查明前方巖層富水性，避免水害的發生。

地質測量科綜合分析三維地震勘探及精細化解釋資料[3]，編制了《南四軌道巷1#探水硐室超前探放水設計》。設計鉆孔3個，實際施工鉆孔3個，自2019年5月22日開始施工，截至2019年6月1日施工完畢，采用“三八制”作業，累計鉆進進尺375m，探明了巷道前方水文地質條件。

2 方案設計

2.1 探水鉆孔超前鉆距和止水套管長度的確定

南四軌道巷迎頭巖性為砂質泥巖，含砂質結核體，結合附近的補4-1鉆孔揭露的巖性分析，巷道頂板距離3煤層約25m，巷道底板距離三灰含水層約28m。本次超前探測主要在3煤底板巖層中鉆進，由于距離三灰含水層較近，主要受三灰含水層的影響。經過東翼軌道石門及東翼第三聯絡巷前期疏放三灰含水層，目前三灰含水層水位基本維持在-368m左右，水壓為0.9MPa，應采用加設孔口管的方式進行鉆探。為確保施工的安全，孔口管長度不應小于5m，選用5.7m。

2.2 鉆孔位置

本次鉆探施工地點為南四軌道巷1#探水硐室南幫，探水硐室已在巷道迎頭掘進時施工完畢，為探放水與巷道掘進平行作業創造了先決條件。

2.3 鉆孔參數

表1 南四軌道巷超前探放水鉆孔參數表

2.4 鉆孔結構

先用Φ133mm不取芯鉆頭鉆進6m，埋Φ108mm孔口管5.7m，注水泥漿并試壓，承壓達到2MPa以上而不漏水后，再用Φ75mm不取芯鉆頭鉆進至終孔。

2.5 設備

選用ZDY1900S型鉆機。

2.6 鉆孔施工順序

3#→2#→1#。

3 施工主要技術要求

（1）為保證鉆孔施工方位的準確性，在鉆孔施工前，由礦井測量人員根據設計進行放線，嚴格按線施工。

（2）依據《煤礦防治水細則》孔口管長度設計為5.7m，每個鉆孔內安裝的孔口管均用四棵錨桿固定，孔口管和煤巖壁間用水泥加水玻璃封堵（如圖1）。

圖1 孔口管安裝布置圖

（3）用ZBQ-27/1.5型煤礦用注漿泵往孔口管內壓注水泥和速凝劑混合漿液，注完漿，待其凝固24h后，掃孔至6.5m，用注漿泵壓注清水，進行清水耐壓試驗。孔口管承壓力在2MPa以上而不漏水，說明孔口管埋設合格，否則應再次注漿試壓，直到孔口管承壓2MPa而不漏水。測壓時間不得小于半小時。

（4）孔口管埋設合格后，裝上控水大閥門，并根據需要安裝水壓表，然后用Φ75mm不取芯鉆頭鉆進。

（5）嚴格丈量鉆桿長度，每加一根鉆桿記錄一次，并根據鉆屑判斷巖性變化情況，做好孔深及巖性記錄。

（6）記錄鉆孔內出水點距孔口的長度，測量水量及水壓大小，并及時填寫班報表。

對于保肢失敗的患者，不僅身體上痛苦，心理上也有巨大傷害，經濟上需承受巨大壓力[1]。導致患者截肢的危險因素眾多，本研究所指的保肢失敗主要有以下2種情況：一種是保肢手術后肢體未能成活，另一種是肢體雖成活但由于引起嚴重并發癥、中途放棄保肢或后期肢體功能差、畸形嚴重而延期截肢[2]。

4 鉆探施工情況

4.1 鉆孔施工參數表

表2 南四軌道巷1#探水硐室超前探放水鉆孔參數及施工情況匯總表

4.2 施工情況描述

（1）孔口管安裝

1#～3#鉆孔均先用Φ133mm不取芯鉆頭鉆進7m，然后使用6m長Φ108mm孔口管，并使用錨桿將孔口管錨固在巷幫相應位置，使用水泥漿糊孔。管壁與孔壁之間壓注水泥漿進行固孔，待其凝固24h后進行掃孔、清水試壓。試水壓力不低于2MPa，保壓時間不低于30min，不漏水說明孔口管安設合格。

（2）施工過程

① 2019年5月22日～23日，1#～3#鉆孔分別鉆進7m，孔徑Φ133mm。

② 2019年5月24日,1#～3#鉆孔的孔口管的安裝（長度6m，孔徑Φ108mm），其中3個鉆孔注漿共使用水泥400kg、速凝劑25kg。

③ 2019年5月27日～28日，3#鉆孔掃孔、試壓合格，鉆進130m，孔徑Φ75mm。鉆進過程中未出水，未揭露煤層。

④ 2019年5月29日～30日，2#鉆孔掃孔、試壓合格，鉆進160m，孔徑Φ75mm。鉆進過程中未出水，未揭露煤層。

⑤ 2019年5月30日～6月1日，1#鉆孔掃孔、試壓合格，鉆進85m，孔徑Φ75mm。鉆進過程中63～80.7m見煤，鉆進26m位置時鉆孔出水，初始涌水量約為2.6m3/h。

5 地質及水文地質分析

根據三維地震數據精細化解釋資料預計，設計1#鉆孔應穿過3煤，2#、3#鉆孔在3煤底板巖層中鉆進。實際1#鉆孔揭露3煤。各鉆孔鉆探地質情況分析如下。

（1）1#鉆孔。沿182°方位角鉆孔施工，仰角30°，63～83.7m見煤，與預計見煤層位位置相差不大，為F12斷層下盤煤層，終孔深度85m。鉆進26m位置時鉆孔出水，水量較小，初始涌水量約為2.6m3/h。

（2）2#鉆孔。沿182°方位角鉆孔施工，仰角2°，未揭露煤層，終孔深度160m，鉆孔未出水。

（3）3#鉆孔。沿182°方位角鉆孔施工，俯角2°，未揭露煤層，終孔深度130m，鉆孔未出水。

綜合1#～3#鉆孔施工情況及區域地質資料分析，南四軌道巷位于F12斷層下盤煤層底板，沿巷道掘進方向煤層傾角7°#8°，煤層厚度約7.3m。

鉆探過程中僅1#鉆孔有少量出水，初始涌水量約為2.6m3/h，2#孔、3#孔均未出水。根據鉆探層位及區域水文地質資料分析，1#鉆孔涌水為3煤層底板砂巖裂隙水。

6 結論與建議

（1）通過本次超前探放水工作，預計南四軌道巷1#探水硐室前方160m范圍內巖層富水性較弱，對巷道的安全掘進無較大影響。

（2）防治水人員需加強南四軌道巷及南四膠帶巷掘進期間現場水文地質條件觀測，如有頂板淋水、底板滲水等異常水文地質情況時，立即分析原因，查明出水水源。

（3）為確保南四軌道巷及南四膠帶巷在本次超前探放水范圍外安全掘進，杜絕水害的發生，需以循環探水的方式實現巷道安全掘進。