掘进巷道超前探放水工程技术探讨

掘进巷道超前探放水工程技术探讨

随着现代社会的不断发展，生活、生产对于能源的需求不断增长，促进了我国煤矿企业的发展，但是不少煤矿企业不注重安全生产，出现盲目争抢资源、越界开采等问题，给煤矿人员的生命安全埋下隐患。为了有效避免巷道掘进工程出现安全事故，采用超前探放水技术能够有效提升掘进工程的安全性能，预防生产事故的发生。

标签：掘进巷道工程；超前探放水技术；生产安全

1 910掘进工作面及存在问题

1.1 工作面位置

910工作面为二水平一采区，地面标高在1439m～1446m，井下标高在1234～1254m，910工作面地面位置位于井田南部麻黄头村东林地、耕地、沟谷，无居民居住。

910工作面井下位置北部为908工作面采空区；西部为一采区回风大巷、轨道大巷、胶带大巷；南部、东部为实体煤（未采区域）。910运输顺槽、回风顺槽上覆为410工作面采空区，对910工作面掘进有一定的影响。

910工作面走向长1278米（从9煤运输大巷开始）、倾向长150米、面积191700m2，可采储量估算204万吨。

1.2 工作面水文地质情况

（1）9#煤层直接充水含水层为太原组上部砂岩裂隙含水层，属弱富水性含水层；关于奥灰水，910工作面内9#煤层最低底板标高为1234m，均在本井田内奥灰水位标高（1057-1058m）之上，不存在奥灰水带压开采情况。

（2）910工作面北部相邻908综采工作面采空区，两工作面间留设20米保护煤柱，在回采908面过程中有少量老塘积水，可能通过导水裂隙涌入910掘进工作面中。

（3）910工作面回风顺槽上覆为410综采工作面采空区，老塘内有一定量的残余积水，910工作面掘进后，可能通过导水裂隙涌入910掘进工作面内，造成滴、淋水现象。

（4）在两道低洼处设置临时排水点，配备排水能力不低于50m3/h的水泵，并保证随时可正常启用，确保巷道不出现积水现象。

1.3 构造及煤层赋存情况

根据908运输顺槽切眼停头处打超前钻探13米揭露F1斜交正断层，倾角70度，断层落差在5～7米左右；910运输顺槽从9煤运输大巷开窝向前掘进735米左右、910回风顺槽向前掘进581米左右将见F1断层。对盘煤层错下，周围煤层顶、底板受F1断层影响较为破碎易冒落。910运输、回风顺槽向前掘进煤层有褶曲现象，煤层在2～5度起伏变化。4煤与9煤层间距平均54米左右。

910工作面煤层厚度为8.7～12.5m，煤层平均厚度为10.3m，煤层距地表最近距离为82m，最远距离153m。煤层赋存情况良好，呈水平结构，略有起伏，结构单一。

1.4 水量及水压预计

从理论来说，巷道上部土层含水不会对工程造成较大威胁，但是在掘进过程中可能导致上部土层出现缝隙，而这可能导致水分直接灌入缝隙中，进而形成水流通道，特别是在雨季或冰雪融化时期，对巷道掘进工程造成较大影响，可能发生渗水、涌水以及裂隙变大等问题。排除地震、洪水等突发事故的影响，仅以常见土地渗水作为标志，应用大井法计算该工作面最大涌水量为93.42m3/h；应用狭长巷道法计算该工作面最大涌水量为85.23m3/h；根据煤矿最大深度计算该工作面最大水压应该<1.5MPa。

1.5 存在的问题及建议

本次巷道掘进过程中，根据相关规定应用高密度电法与瞬变电磁法进行检测，发现巷道附近存在空气，但未能明确采空区的具体部位，因此，需要采用超前探放水技术，早期发现采空区，并排空其中的积水，降低突水事件发生率，保障910工作面的生产安全。

2 超前掘进探放水工程设计

2.1 超前探放水目的

应用超前探放水技术主要是为了降低910工作面的安全隐患，并明确采空区具体位置，进而为后续排水工作提供科学依据，提高生产的安全性，保障工作人员的生命安全。

2.2 工程设计

《煤矿防治水规定》中明确指出，煤矿巷道掘进过程中对于采空区探放水时，需要科学布设探水孔，并将探水孔的间距保持在3m的最佳距离。文章主要针对超前距、允许掘进距离、帮距以及孔间距等参数的设定进行阐述。（1）超前距：在掘进巷道探水过程中，很难一次就探查到积水区，通常是在不断的探水和掘进的循环之下，探水孔始终超过掘进工作面一段距离，这段距离被称为超前距。本次工程中的超前距为30m。（2）允许掘进距离：其是指安全掘进相关标准。本次

工程中的允许掘进距离为70m。（3）帮距：其是指运输机与采空区之间必须保持的距离。一般情况下帮距为20m。（4）钻孔密度：在允许掘进终点，探水孔之间的间距，本次研究中钻孔密度为3m。

2.3 超前探放水工程布置

在910工作面辅助巷道882m处以及回风巷921m处发现异常区，由于无法确定采空区具体位置，所以在距离异常区150m处开始超前探放水工程。

3 施工工艺及技术要求

将钻机调整至合适的角度和位置，并结合实际情况确定钻机的方位角以及倾斜角，并使用数学模型观察各参数的可行性和科学性。使用探测工具对各参数进行校验。在安置好排水管后，连接排水管，使用排水泵抽出采空区积水，当水量逐渐减小后，关闭阀门，等待12h后进行2次排水，直至无明显积水。在软土岩层使用复合钻头钻进，若出现硬岩层，可使用人造金刚石钻头钻进，使用冲洗液清洗。全部调整到位后，开始钻孔，在钻机架上预先做好深度标记，利用深度标记进行成孔深度控制，并由电流表的数值判断是否进入持力层。在施工过程中，采用双控标准控制孔深，既满足有效桩长，又保证桩端进入持力层≥50cm。在大面积施工前，首先进行试钻工作，共试验3个孔，由此取得鉆孔的合适参数。钻进过程中需要随时观察周围地质变化，并记录各项参数以及冲洗液的使用情况。钻井过程中要严格按照相关规范和标准做好记录工作。

在确定好钻孔位置后，需要由测量人员做好标记后，再由施工人员进行现场确认，进而保障钻孔位置、方向、倾斜角以及深度等参数的科学性。钻孔后也要不断进行钻进方向、角度的矫正，避免出现施工误差。未经过上级部门批准，不得擅自更改施工计划。加强巷道支护工程的施工管理，并且要预备排水能力超过910工作面渗水量的排水泵。定期检测巷道支护设备以及通风情况。当钻孔内水压超过1.5MPa时，需要安装防喷设备，预防积水从钻孔内喷出，影响工程的进行。在钻进过程中，一旦出现土质松软、钻孔返水、水量增长等现象，需要立即停钻；若孔内压较大，需要立即记录深度，并向煤矿企业报告，寻找专人勘测实际情况，预防紧急事故的出现。

4 探放水效果

本期工程共进行了90个探放水孔施工，经实际观测和后期检验大部分为干孔，只有两个顶孔放出近5000m3水（上覆410采空区积水），一个前探孔放出少许F1断层裂隙水。应用超前探放水技术能够探查采空区及井下其他水源，观测有无积水或有毒气体存在，能够保障巷道掘进工程的有序开展，降低安全事故的发生率。

参考文献

[1]冯磊，张晓华，徐波，等.矿井瞬变电磁在千米深井下超前探测的应用[J].