云崗礦8418 切巷有掘必探設計研究

牛 科

（晉能控股煤業(yè)集團云崗礦，山西 大同 037017）

1 工程概況

云崗礦8418 切巷位于2#層404-2盤區(qū)北部，設計長度95 m，規(guī)格為6.2 m×2.8 m，由東向西方向掘進。北部為郭家坡變電站及北五風井，南部為十里河109 國道且地表有高壓線通過。工作面埋深76～110 m，南部埋深淺，北部埋深深。北部為303石門，西部為5418 巷，南部為8418 工作面，東部為2418 巷。

8418 切巷煤層厚度為1.79～4.84 m，平均3.3 m。頂板巖性為灰白色礫巖，粗砂巖膠結(jié)，礫石成分以石英為主，次為燧石，厚度為10.85 m。底板巖性為灰色細砂巖，成分以石英為主，含白云母片，顯示微斜層理，膠結(jié)好，堅硬。灰白色粉砂巖，中部夾三層薄層細砂巖，節(jié)理構造發(fā)育，局部含中粒砂巖及煤線。

2 水患分析

2.1 地面水患情況

8418 切巷掘進區(qū)域上覆地表為郭家坡溝和北山住宅區(qū)（已搬遷），地表標高為1159～1211 m，最高為1211 m。郭家坡溝為時令河，在雨季期間有雨水匯集，通過裂縫滲入至工作面，頂板出現(xiàn)淋水現(xiàn)象。

2.2 上覆含水層情況

2#煤層頂板存在砂巖裂隙含水層，主要由粗砂巖、含礫砂巖及細砂巖組成，厚約60 m。巖層裂隙發(fā)育不均勻，粉砂巖相對隔水。富水性隨含水層埋深增加而減弱。以往含水層埋藏淺時，鉆孔單位涌水量較大為1.67～2.71 L/s.m，滲透系數(shù)為2.93～7.48 m/d；含水層埋藏較深時，一般在70 m 以下，鉆孔單位涌水量0.003 7～0.857 5 L/s.m，滲透系數(shù)為0.043～0.132 m/d。近幾年隨著煤炭的開采，云崗組砂巖裂隙水基本已經(jīng)枯竭，但局部會有頂板淋水的現(xiàn)象。

2.3 老空水害情況

西部為該礦與姜家灣礦礦界，煤柱寬40 m，針對西部采空區(qū)，已經(jīng)施工了有掘必探孔共10 個，其中7 個探孔均通孔無水，其余未通。東部為該礦8301 采空區(qū)，煤柱寬20 m，設計4 個驗證孔，均通孔無水，應加強對采空區(qū)側(cè)的觀測，如有透水征兆及時撤人并匯報。工作面下伏為3#煤層，未采，不存在水患，對工作面無影響。

2.4 底板灰?guī)r承壓水患及構造水患情況

根據(jù)《云崗礦水文地質(zhì)類型劃分報告》資料解釋結(jié)果，寒武灰?guī)r巖溶水不會對2#煤層巷道開拓造成威脅，故不存在帶壓開采。根據(jù)2418、5418 巷道構造揭露情況，預測工作面內(nèi)無構造。

綜上分析，8418 切巷水文地質(zhì)情況簡單，但在掘進期間，必須堅持“有掘必探、先探后掘”，特編制該設計并貫徹實施。

3 “有掘必探工程”設計方案

通過對8418 切巷區(qū)域的水患分析，井下探放水工作應執(zhí)行“物探先行，鉆探驗證”的綜合探測手段[1-6]，根據(jù)探測結(jié)果綜合分析采掘巷道水患程度后進行鉆探驗證。

3.1 物探方法

8418 切巷井下區(qū)域主要采用瞬變電磁物探、直流電法物探兩種。

3.1.1 瞬變電磁物探

采用YCS200 礦用本安型瞬變電磁儀對8418 切巷迎頭向里15 m 處前方100 m 半圓范圍地層賦水情況進行瞬變電磁探測，超前探測基本測線3 條，每條測線11 個測點，如圖1。

圖1 超前探測基本測線測點示意圖

在巷道掘進頭通過調(diào)整發(fā)射接收線圈，進而可以形成3 條扇形掘進頭超前探測的實測剖面，主要用于分別探測煤層正前（圖2a）、煤層頂板（圖2b）、煤層底板（圖2c）。

圖2 超前探測的煤層正前、煤層頂板、煤層底板示意圖

超前探測100 m，允許掘進距離70 m，并留足30 m 的超前距，如圖3。

圖3 超前探測循環(huán)布置平面示意圖（m）

3.1.2 直流電法物探

采用YDZ50 型礦用本安并行直流電法儀進行巷道掘進頭前方80 m 范圍內(nèi)導含水構造探測，“三點源法”探測；通過在8418 切巷內(nèi)向后方循環(huán)訂電極，形成1 條掘進前方超前探測的實測剖面，如圖4。

圖4 直流電法物探示意圖

3.2 8418 切巷有掘必探鉆孔設計

同 層 三 鉆， 方 位 分 別 為247 °、270 °、293°，傾角與煤層傾角一致，深度為50 m，允許掘進20 m，在保證安全距離30 m的基礎上循環(huán)推進，不探鉆不允許掘進。如遇特殊地質(zhì)及水文地質(zhì)情況，下發(fā)補充專項設計。

3.3 探放水鉆孔施工技術要求及單孔結(jié)構

（1）每次超前探測時，必須將工作面浮煤清理干凈，所有鉆孔開孔位置均在巷道底板以上煤層中部施工，正前鉆在工作面中部，不探鉆不允許掘進。

（2）每循環(huán)最多允許掘進20 m，待第一組鉆孔嚴格按照設計要求全部施工完畢后，方可掘進；在保證超前距不小于30 m 的前提下，再施工第二組鉆孔，依次類推，直至巷道到達設計位置為止，不探鉆不允許掘進。

（3）探水工具采用ZY-750 型液壓鉆機，配套長度1.5 m、直徑Φ63 mm 中空鉆桿，配套直徑Φ75 mm 導向鉆頭和直徑Φ130 mm 的擴孔鉆頭。

4 安全技術措施

（1）掘進隊組必須在巷口位置懸掛地測防治水牌板（包括物探牌板），物探牌板由地質(zhì)測量部物探專業(yè)人員在每次開展井下超前物探后及時填寫。在開始探巷之前，要求在巷道低洼處構建水倉，配備一趟4 寸排水管路，同時配備一臺45 kW 水泵以備排水，不得滯后工作面50 m。

（2）探鉆地點附近必須安裝電話，以便及時匯報探鉆過程中發(fā)生的意外情況和一旦工作面發(fā)現(xiàn)透水征兆時，能及時與地面調(diào)度室聯(lián)系、匯報情況，并向受水害威脅區(qū)域發(fā)出警報。探放水隊必須嚴格按照本設計探鉆參數(shù)要求進行施工，如遇井下情況特殊確需改變設計時，必須經(jīng)地質(zhì)測量部同意后，重新調(diào)整鉆孔參數(shù)，補充鉆孔探測設計方案。

（3）探放水隊必須在班前會強化員工的防治水意識，真正做到防患于未然。探放水隊在每次探鉆位置巷道頂板懸掛探巷標示牌，并標明測點前距離，掘進隊組必須每班掌握施工進度，保證留足安全距離。

（4）探放水隊探通孔如若有水，必須制定專項放水措施，方可進行放水，放水完畢后，應及時用水泥、樹脂、木楔等封孔，以免有害氣體溢出傷人，釀成事故。探放水孔如有探通無水，瓦檢員負責檢查探放水孔的氣體情況，及時處理有害氣體。

（5）探放水孔如沒有探通，在掘進后，探放水隊用預先準備好的樹脂、水泥、木楔封堵在巷道兩側(cè)的探孔。地質(zhì)測量部派專人負責指導探孔的施工，使探孔參數(shù)嚴格符合設計要求。安監(jiān)站派專人監(jiān)督，如果發(fā)現(xiàn)探鉆參數(shù)不合格，立即要求停止施工探孔。

（6）地質(zhì)測量部應及時掌握掘進進尺和安全距離，必須及時下達停掘通知單、探水通知單及允許掘進通知單。每次探測完畢，由探放水隊、地質(zhì)部、安監(jiān)站、掘進隊組相關負責人組織驗收，驗收合格后在四聯(lián)單上簽字，嚴格執(zhí)行單孔驗收制度。在鉆場附近必須懸掛“有掘必探”記錄牌版，探放水人員負責填寫探巷參數(shù)（位置、方位、角度、鉆孔數(shù)量、深度），掘進隊組負責人填寫每日進度，驗收合格后，探放水隊、地質(zhì)測量部、安監(jiān)站、掘進隊組相關負責人確認簽字。

5 排水及避災路線安排方案

5.1 排水路線分析

工作面—2418 暗斜井—3#層404-2軌道巷—3#層404-2盤區(qū)水倉—3#層404-2軌—材料斜井甩車場—材料斜井—1030 大巷水溝—中央水倉—地面。

5.2 水害避災路線

當井下巷道發(fā)生水害后，必須及時組織人員進行撤退避災，其水害避災路線：

工作面—2418 暗斜井—3#層404-2軌（皮）—材料斜井甩車場—材料斜井—地面；工作面—2418暗斜井—3#層404-2皮—南煤北調(diào)皮—南配風巷—1030 大巷—副井底—地面；工作面—2418 暗斜井—3#層504-2回—通8#層504-2回風暗斜井—8#層504回—8#層504-1回—404 風井—地面。

6 結(jié)論

基于2#層404-2盤區(qū)8418 切巷地質(zhì)及水患情況，在“有掘必探”方案的思想下在8418 切巷現(xiàn)場實施了物探和鉆探技術，并制定了針對性的安全技術措施。8418 切巷有掘必探探放水鉆孔設計合理，積水易充分探放，巷道掘進中頂板無淋水現(xiàn)象發(fā)生，8418 切巷無水害事故發(fā)生，說明設計方案合理有效，有效保障了8418 切巷的掘進安全。