掘進巷道探放水施工工藝研究

呂振繪

【摘 要】 井下掘進巷道對探放水有較高要求，特別是在老窯采空區旁掘進巷道時面臨老窯積水問題，給巷道掘進安全帶來較大威脅。為了確保22307軌道順槽掘進安全，文章從巷道實際條件出發，將巷道掘進面臨的水害分為臨近煤礦采空區范圍不確定、正常掘進時前方可能存在導水地質構造兩個方面，并針對上述兩個問題提出具體的探放水技術方案及放水鉆孔施工期間的安全技術措施。通過提出的探放水施工技術，22307軌道順槽掘進過程中避免了水害帶來的威脅，實現了安全、快速掘進。

【關鍵詞】 巷道掘進;探放水;鉆孔施工;采空區;老窯

【中圖分類號】 TD745 【文獻標識碼】 A

【文章編號】 2096-4102（2020）03-0026-03 開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

煤礦井下發生突水，輕則影響生產環境、破壞生產秩序，重則造成嚴重的人員傷亡及財產損失，甚至可能發生礦井淹沒。探放水工作是防治水工作開展的重要手段，對確保礦井生產具有重要意義。通過長距離、大范圍的探放水工作可以在一定程度上對地質構造、采空區積水等進行超前探測，有針對性采取預防措施。

屯蘭礦22307軌道順槽掘進過程，遇到臨近老窯采空區積水范圍不確定問題，同時在正常掘進過程中需要及時探明掘進前方可能存在的導水地質構造。文中針對臨近老窯采空區積水范圍不確定問題提出物探確定鉆探靶區、鉆探排放水技術措施，從而使得鉆探更具有針對性，并根據掘進巷道實際條件，有針對性地設計出超前探放水技術方案，確保了巷道掘進安全。

1工程概況

屯蘭礦22307工作面臨近原金之中煤礦破壞邊界，該礦采空區位于22307軌道順槽外側，小窯破壞區內有積水，預計積水量約7.1萬m3，采空區范圍大致清楚，但是由于具體圖紙缺失，僅能大致判定采空區范圍，具體于22307軌道順槽掘進與小煤窯采空區位置關系見圖1。

2采空區探放水設計

2.1確定靶向

在進行探放水設計時需要掌握較為詳實的地質資料，由于金之中煤礦原有的大部分圖紙已經遺失，老窯采空區范圍難以確定，因此需要采取物探技術手段合理確定采空區及積水范圍。在劃定的采空區邊緣進行巷道掘進時，應有針對性采取預防措施，降低對巷道掘進影響。

在22307軌道順槽掘進中，先對收集到的金之中煤礦原有開采圖紙進行分析，確定采空區范圍與22307軌道順槽掘進屬于同一煤層。后進行瞬變電磁勘探，在靠近金之中煤礦采空區時發現軌道順槽左幫側存在低阻異常區，分析判定采空區可能存在積水，具體物探成果見圖2。

2.2探測鉆場布置

采用瞬變電磁法確定的異常區范圍靠近22307軌道順槽外側金之中煤礦采空區，但是物探確定的范圍遠超過礦井掌握的采空區范圍，分析主要是由于掌握的金之中煤礦開采資料不準確，因此在進行鉆探施工時應充分考慮采空區范圍變化問題。在設計探放水鉆孔時根據物探成果以及大致掌握的采空區范圍，進行探放水專項設計。為了確保施工安全，設計的鉆場開設位置距離物探異常區距離為80m，共布置3組9個探放水鉆孔，具體探放水鉆孔布置見圖3。

3地質正常地段探放水施工

鉆孔施工采用KHYD-75鉆機，鉆孔孔深為70m。為了保證巷道探放水效果，在22307軌道順槽掘進時在掘進迎頭布置7個探放水鉆孔，編號依次為1#～7#，鉆孔呈扇形布置方式，鉆進深度為70m。

1#～4#鉆孔為頂板控制孔，開孔位于底板下方1.5m處，鉆孔間距為0.8m，仰角均為12°，1#、2#鉆孔水平角均為0°，3#～4#鉆孔水平角為-13°、13°，具體的探放水鉆孔開孔位置示意圖情況見圖4。

5#～7#鉆孔為掘進迎頭控制孔，鉆孔開孔位于頂板下方2.0m處，開孔間距為0.8m，仰角為0°，水平角依次為-8°、0°及8°，具體的探放水鉆孔布置參數見表1。

在探放水施工時，鉆孔超前保護距離控制在40m，巷道允許掘進距離為30m，巷幫控制范圍為16m，允許掘進距離（即巷道前方30m處）鉆孔間間距為3.0m，具體的探放水鉆孔控制范圍見圖5。

4鉆孔施工安全技術措施

在進行探放水鉆孔施工前需要強化鉆場附近巷道頂板以及煤壁控制，在與前方掘進迎頭距離2m處布置一排木支柱，間距控制在0.5m;木支柱兩端需與巷道頂、底板接觸牢固。待支柱架設完畢后，在支柱上釘上擋板，避免出現突水沖壞巷道內設備情況。

在探放水鉆孔施工前在距離巷道迎頭30～50m位置處施工臨時水倉，并布置兩套排水設備（一用一備），巷道掘進距離較短時排水溝可以與鄰近采區水倉或者排水管路連接，若掘進距離較長時巷道內需安設排水管路。

在進行探放水鉆孔施工時相關技術人員需現場指揮，施工的鉆孔按照設計的開孔位置、角度及深度鉆進;根據取得的水文地質資料對前方積水區水壓進行判定。

鉆進安裝之前就應確保巷道頂板、巷幫穩固、可靠，在鉆進時嚴格遵循礦井的停、送電制度。

為了保證探放水鉆孔排水安全，在鉆孔孔口處安裝孔口管、控制閘閥、測壓三通以及鉆桿逆止閥等安全附件。

在鉆孔施工過程中若發現鉆場附近煤壁片幫、頂鉆、水壓突然變大等情況，應立即停止施工同時不得拔出鉆桿，及時向調度中心匯報;當鉆孔水壓較大時鉆進應采用反壓方式并在鉆進上安設防噴設備。

鉆孔鉆進時應對穿過的煤層進行記錄，每鉆進10m或者更換鉆具時丈量并核驗鉆孔深度。

在探放水鉆孔施工時應安排瓦檢員進行瓦斯濃度檢測，若鉆孔排放水期間瓦斯、CO等隨涌水量增加，應立刻停止探放水鉆孔施工，將作業人員撤離至安全位置。

5應用效果

采用瞬變電磁法確定金之中煤礦采空區具體范圍后，施工的9個探放水鉆孔均鉆進到臨近采空區內，經過45d排水，共排放出8.2萬m3積水;同時巷道采用地質正常地段探放水施工方案后，實現了對前方存在的隱伏導水構造的探測，確保了22307軌道運輸巷安全，取得顯著安全、經濟效益。

6總結

針對22307軌道順槽面臨金之中煤礦采空區范圍不確定問題，采用瞬變電磁法以及鉆探方式確定了采空區位置，并進行探放水設計。

對掘進工作迎頭的探放水鉆孔進行設計，并指出具體的鉆孔施工安全技術措施，可以實現探放水工作的安全、平穩開展。

在礦井生產過程中應強化對水害的防治工作，嚴格按照施工設計進行探放水施工工作，只有這樣才可以確保礦井生產安全。

【參考文獻】

[1]張磊.煤礦探放水施工存在的主要問題及技術措施[J].能源與節能，2019（11）：109-110，116.

[2]秦斌.定向技術在掘進巷道探放水施工中的應用[J].機械管理開發，2019，34（8）：150-151，153.

[3]薛輝.煤礦探放水施工存在的問題及處理措施[J].煤礦現代化，2019（4）：190-192.

[4]王海龍.掘進巷道地質探放水施工設計與安全措施[J].山東煤炭科技，2019（2）：178-180.

[5]郝樂.團柏煤礦301掘進面超前探測設計與應用[J].山東煤炭科技，2018（10）：189-191，194.

[6]李新俊.煤礦老空區探水線內“長短結合”探放水鉆孔布置方法探討[J].山西能源學院學報，2018，31（3）：62-65.

[7]張林峰.某礦9101工作面3#煤層老空積水探放水鉆孔布置分析[J].山西能源學院學報，2017，30（1）：42-45.

[8]賈實林.采區巷道施工中的綜合探放水技術[J].建井技術，2014，35（5）：30-32，36.

[9]張文風.積水采空區下巷道探放水掘進安全施工技術[J].水力采煤與管道運輸，2010（2）：28-30.

[10]高有存.積水采空區下近距離巷道探放水掘進施工技術[J].煤礦開采，2009，14（2）：89-90.