巷道超前鉆探設(shè)計(jì)及安全技術(shù)探析

李三平

（霍州煤電集團(tuán)豐峪煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 臨汾 031400）

1 工作面概況

司馬煤業(yè)1303工作面為三采區(qū)首采面，礦井地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，區(qū)域局部易形成向斜、背斜結(jié)構(gòu)，在向斜、背斜結(jié)構(gòu)交界處，頂板裂隙發(fā)育，圍巖松軟破碎，受上覆含水帶滲流作用影響，工作面出現(xiàn)淋滴水現(xiàn)象，隨掘進(jìn)工作面的推進(jìn)，礦壓顯現(xiàn)加劇，淋滴水嚴(yán)重，極易在工作滿形成積水區(qū)，影響工作面的正常掘進(jìn)。井田區(qū)域內(nèi)批復(fù)可采煤層為3#煤層，礦區(qū)奧灰水位標(biāo)高為+575m～+620m，工作面沿底板掘進(jìn)，底板標(biāo)高為+634m～+638m，掘進(jìn)標(biāo)高高于奧灰水位標(biāo)高，工作面會(huì)受到突水威脅，隨著回采的推進(jìn)，上覆采空區(qū)積水會(huì)通過頂板垮落后形成的冒落裂縫帶進(jìn)入1303工作面，預(yù)計(jì)涌水量將達(dá)到100 m3/h，對(duì)回采產(chǎn)生較大影響，為掌握礦井區(qū)域含水帶分布狀況，避免水害事故的發(fā)生，在掘進(jìn)施工前需進(jìn)行超前探測(cè)，針對(duì)可能出現(xiàn)的問題及時(shí)處理，保證工作面正常開采。

2 超前探測(cè)設(shè)計(jì)

2.1 鉆探設(shè)備選型

進(jìn)行超前鉆探時(shí)，采用ZYJ-270/170架柱式液壓回轉(zhuǎn)鉆機(jī)配套Ф75mm三翼鉆頭進(jìn)行施工，液壓回轉(zhuǎn)鉆機(jī)主要參數(shù)見表1。

表1 ZYJ-270/170架柱式液壓回轉(zhuǎn)鉆機(jī)主要參數(shù)

2.2 鉆孔布置

巷道在掘進(jìn)期間，主要探放巷道前上方的斷層水及裂隙水，超前鉆探時(shí)，布設(shè)4組超前鉆探鉆孔，各鉆孔孔號(hào)分別標(biāo)記為1#、2#、3#、4#，探水鉆孔呈半扇形[1]布置，根據(jù)1303工作面地質(zhì)概況，確定各超前探測(cè)孔探測(cè)距離為80m，鉆孔布設(shè)位置參數(shù)見表2：

表2 鉆孔位置參數(shù)表

1303工作面探測(cè)鉆孔均布置于窩頭斷面，鉆探具體位置如圖1、圖2所示：

圖1 鉆探布置斷面圖

圖2 鉆探布置剖面圖

3 鉆孔施工

架設(shè)鉆機(jī)前，在距底板1.0～1.5m處，打設(shè)兩根錨桿，錨桿間距為400mm，使用8#鐵絲將鉆機(jī)跑道前端固定在錨桿上，使用金屬支架將鉆機(jī)跑道后方支撐起來，調(diào)整鉆機(jī)方位與傾角，固定連接[2]。

開鉆前，為保證鉆機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)效率，在鉆機(jī)傳動(dòng)部分補(bǔ)加潤(rùn)滑劑，通過正、反轉(zhuǎn)雙向試驗(yàn)，判斷鉆機(jī)運(yùn)行情況，待一切準(zhǔn)備就緒，微調(diào)鉆桿鉆頭位置，對(duì)預(yù)設(shè)鉆孔區(qū)域進(jìn)行鉆探。在鉆探過程中，若鉆頭處出現(xiàn)反水，緩慢聯(lián)結(jié)離合器，進(jìn)行開孔。待鉆頭完全進(jìn)入煤層，緊固離合器，開始正常鉆進(jìn)，直到鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度時(shí)（1#、2#鉆孔深度為 80m，3#、4#鉆孔深度為 84m）停止鉆進(jìn)。

4 鉆探安全技術(shù)

1）在進(jìn)行超前鉆探前，需對(duì)巷道窩頭頂、幫部進(jìn)行安全支護(hù)，及時(shí)將風(fēng)管、水管跟進(jìn)。掘進(jìn)工作面掘進(jìn)時(shí)，巷道內(nèi)要預(yù)先挖設(shè)一定數(shù)量的水溝進(jìn)行排水，防止工作面涌水及鉆孔回水在巷道中涌出、積聚而影響工作面的正常生產(chǎn)；

2）鉆探觸及到積水點(diǎn)后，要測(cè)定水壓，重新校對(duì)積水水位、水量，確定放水量及放水孔個(gè)數(shù)，為正式放水創(chuàng)造條件[3]。鉆探作業(yè)完畢后，應(yīng)使用Ф16mm長(zhǎng)度不小于30m的PVC管標(biāo)識(shí)鉆孔位置，并在每班割煤前將PVC管塞入鉆孔一定距離。

3）放水過程中，需關(guān)注涌水量的變化，建立涌水量觀測(cè)臺(tái)賬，通過浮標(biāo)法、電磁流量法、容積法等手段對(duì)鉆孔涌水量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)[4]；應(yīng)用壓力表對(duì)鉆孔水壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)，隨時(shí)掌握上部采空區(qū)積水情況。放水完畢后，應(yīng)用鉆機(jī)對(duì)鉆孔進(jìn)行捅孔，捅至采空區(qū)未見出水，并伴隨著瓦斯涌出量的增大，即為疏放完畢，確認(rèn)疏放完畢后用麻袋片摻入聚氨酯塞入鉆孔內(nèi)進(jìn)行封孔，上堵板并關(guān)閉閘閥[5]。

5 排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

5.1 管路鋪設(shè)情況

1303運(yùn)巷排水管采用一趟4寸和一趟6寸無縫鋼管，敷設(shè)在1303巷道北幫距底板1.3m處，沿排水管路每50m安設(shè)一個(gè)支管閥門，每100m安設(shè)一個(gè)閘閥。排水設(shè)施需隨掘進(jìn)工作面的推進(jìn)連接固結(jié)。

工作面內(nèi)準(zhǔn)備2臺(tái)排水泵，掘進(jìn)期間，工作面排水泵、排水管路等排水設(shè)施要隨工作面掘進(jìn)跟進(jìn)。工作面正常涌水期間，啟用一臺(tái)排水泵進(jìn)行排水，當(dāng)工作面涌水量增加時(shí)，開啟另一臺(tái)排水泵，兩泵共用，進(jìn)行排水。

5.2 排水系統(tǒng)

掘進(jìn)工作面積水由工作面經(jīng)1303巷道排水管、三采區(qū)膠帶巷（里段）排水管、三采區(qū)膠帶巷（外段）排水管排至三采區(qū)1#水倉(cāng)。

排水方向：工作面→1303運(yùn)巷→三采區(qū)膠帶巷（里段）→三采區(qū)膠帶巷（外段）→三采區(qū)1#水倉(cāng)。

掘進(jìn)工作面低洼處做臨時(shí)水窩，安設(shè)排水泵集中分級(jí)排水。

5.3 避災(zāi)路線設(shè)計(jì)

1303運(yùn)聯(lián)巷貫通后，工作面發(fā)生水災(zāi)時(shí)的避災(zāi)路線為：

掘進(jìn)頭→1303運(yùn)巷→1303回風(fēng)聯(lián)巷→三采區(qū)回風(fēng)巷（里段）→三采區(qū)回風(fēng)巷（外段）→三采區(qū)1#聯(lián)絡(luò)巷→三采區(qū)1#行人通道→專用回風(fēng)大巷→風(fēng)井梯子間→地面

6 結(jié) 語(yǔ)

礦井水害嚴(yán)重威脅著煤礦安全生產(chǎn)，鉆探工藝作為一種探測(cè)技術(shù)，在治理礦井水害發(fā)生的領(lǐng)域發(fā)揮著愈發(fā)重要的作用。經(jīng)司馬煤業(yè)地測(cè)辦研究分析，根據(jù)1303運(yùn)巷實(shí)際地質(zhì)條件，在1303巷在掘進(jìn)期間采取了科學(xué)合理的超前鉆探設(shè)計(jì)及安全施工措施，消除了巷道積水隱患，有效地避免了巷道水害事故發(fā)生，實(shí)現(xiàn)了巷道安全快速掘進(jìn)的目的。