对煤矿探放老空水钻孔布置中的几个问题的探讨

李新俊

(忻州市煤炭工业局，山西 忻州 034000)

老空水害是煤矿水害中最危险的一种，山西省人民政府出台的《山西省煤矿老空水害防治工作规定》，山西煤矿安全监察局、山西省煤炭工业厅印发的《井下探放老空水技术要求》对生产实践很有指导意义，避免了探放水设计人员对钻孔数量、钻孔参数等内容确定的随意性和盲目性。笔者通过煤矿老空水探放实践，发现有关探放水钻孔布置的帮距和钻孔终孔位置钻孔间距、孔间距等几个问题需要进行探讨。

1 探放水钻孔“帮距”的确定

1.1 帮距的概念

根据《井下探放老空水技术要求》：帮距指扇形布置的最外侧探水孔所控制的范围与巷道帮的距离（见图1）。以前的教科书中说中心眼孔终点与斜眼孔（最外侧）终点之间的垂直轴向的距离称为帮距[1]（见图2）。这两种规定的不同在于是否考虑了巷道的宽度，在要求帮距相同的情况下，中心眼孔终点与斜眼孔终点之间的垂直轴向的距离所控制的范围明显要小于最外侧探水孔终点与巷道帮的距离所控制的范围。笔者认为可以把帮距的概念理解为：扇形布置的最外侧外斜眼孔终点控制的安全外围线与相应侧的巷帮的垂直距离。

图1 探水钻孔的超前距、帮距和允许掘进距离示意图

1.2 探放水钻孔长度和掘进巷道外斜眼孔控制的外围线与巷帮距离的关系

在确定探放水钻孔的超前距和帮距的时候，超前距往往是按照经验来确定，探放老空积水最小超前平距不得小于30m，帮距一般与超前距相同，或比超前距小1～2m。这样，就发现一个问题，在超前距、帮距已经确定的情况下，探放水钻孔距离越长，巷道允许掘进距离也越长，探放水允许掘进巷道终点处外斜眼钻孔控制的外围线与掘进巷道终点的巷帮的距离也越大。比如，确定探放水钻孔超前距为30m，帮距也为30m，巷道允许掘进距离按30m和60m两种情况对比。巷道允许掘进距离30m，探放水钻孔中心眼距离为60m，巷道允许掘进终点处外斜眼控制的安全外围线与掘进巷道终点的巷帮距离为15m。巷道允许掘进距离60m，探放水钻孔中心眼距离为90m，巷道允许掘进终点处外斜眼控制的安全外围线与掘进巷道终点的巷帮距离为20m。另外还有一个问题就是，在上面两种不同允许掘进距离探放水的情况下，当巷道掘进到30m的时候，允许掘进30m和允许掘进60m两种情况下外斜眼在该处控制的外围线到巷帮的距离不同，并不是探放水钻孔距离和巷道允许掘进距离越长，该处外斜眼钻孔控制的外围线与巷帮的距离也越大，而是减小。比如上面提到的巷道允许掘进距离按30m和60m两种情况，当巷道掘进到30m的时候，允许掘进30m的探放水方法在该处控制的外围线到巷帮的距离是15m，允许掘进60m的探放水方法在该处控制的外围线到巷帮的距离是10m（见表1）。

图2 探水孔的超前距及帮距

表1 探放水钻孔长度和掘进巷道外斜眼孔控制的外围线与巷帮距离的关系

通过以上分析，在超前距、帮距一定的情况下，随着探放水钻孔距离和允许掘进距离的加大，巷道允许掘进终点处外斜眼钻孔控制的外围线也在加大。巷道在掘进到同一距离的情况下，探放水钻孔距离长、允许掘进距离大的巷道在该处外斜眼钻孔控制的外围线与巷帮距离小，探放水钻孔距离短、允许掘进距离小的巷道在该处外斜眼钻孔控制的外围线与巷帮距离大。

1.3 实际意义的“帮距”

在探放水设计的时候，超前距和帮距可以看做是一个常量，变量是探放水钻孔控制的长度和允许掘进距离。随着探放水钻孔控制的长度和允许掘进距离的增大，巷道在某一位置外斜眼孔控制的外围线与巷帮的距离在减小。预留足够的超前距是为了防止老空区积水水量大、水压高、煤壁松软的情况下对掘进迎头造成威胁。在掘进停掘位置两侧存在老空区积水的情况下，掘进迎头两侧同样受到威胁。这个时候帮距并不能真正控制停掘位置的安全外围。安全外围应该是扇形布置的最外侧探水孔在停掘位置与巷帮的距离控制的范围，最外侧探水孔（外斜眼）在停掘位置与巷道帮的距离才是具有实际意义的“帮距”（见图3）。

图3 探水钻孔的超前距、帮距和允许掘进距离示意图

1.4 合理确定探放水钻孔长度

生产实践中根据探放老空水的位置不同，警戒线以外、警戒线以内探水线以外区域相对安全，探水布置探放水钻孔数量比较少，适合长孔布置。在允许掘进停掘位置满足“帮距”要求的情况下，探放水钻孔终孔位置控制的外围线到巷帮距离相对较小。探水线以内区域探放水布置探放水钻孔数量较多，为保证允许掘进距离范围内巷帮两侧外斜眼控制的范围接近“帮距”控制的范围，就要缩短探放水钻孔距离和允许掘进距离，这种情况适合短孔布置。缺点是探放水钻孔终孔位置控制的外围线到巷帮距离较大，钻孔利用率不高。探水线以内区域探放水最为有效的方法是按照探水线与积水线确定的宽度，布置3～5个能探查到积水区域的长距离探放水钻孔，如能打透老空更好，打不透老空也可以起到控制的作用。然后在长探钻孔的基础上加密短探钻孔，按照短孔布置的方法进行探放老空区积水。无论哪种探放水方法都必须保证探放水钻孔的超前距和“帮距”满足设计要求。

2 探水钻孔终孔位置钻孔间距与孔间距的矛盾

2.1 探放水钻孔终孔位置横向钻孔间距和纵向钻孔间距的规定

《煤矿防治水规定》规定探放老空水终孔位置以满足平距3m为准，厚煤层内各孔终孔的垂距不得超过1.5m[2]。山西省《井下探放老空水技术要求》中规定厚煤层探放水“在探水线以内区域，一般在终孔位置处横向钻孔间距不得超过3m，纵向孔间距不得超过1.5m。[3]（见图4、图5）

图4 探水钻孔终孔位置横向钻孔间距（平距）示意图

图5 厚煤层探水钻孔终孔位置纵向钻孔间距示意图

2.2 钻孔终孔位置钻孔间距与孔间距的矛盾

《井下探放老空水技术要求》明确了孔间距的概念，也规定了孔间距应小于老空宽度（见图4）。老空宽度就是为什么要规定终孔位置处横向钻孔间距不得超过3m的依据，那是应该在终孔位置钻孔间距不超过3m呢，还是在掘进停掘位置钻孔间距不超过3m呢？这就出现了一个钻孔终孔位置钻孔间距与孔间距的矛盾。

2.3 横向钻孔间距和纵向钻孔间距位置的选择

老空区形式多种多样，有的是以大面积的采空区存在，有的是以巷道形式存在，更多的是相互交织的采空区和巷道构成。在大规模机械化开采以前，煤矿开采对巷道宽度要求不高，能满足矿车、小平车通过或者满足行人通行就可以了。更早的古空巷道往往是人工拿镐等工具开凿的小断面巷道，高度以满足行人高度为标准，大部分巷道高度在1.5～2.0m之间。开采范围也不大，以巷道式采煤工艺为主。在厚煤层中往往存在一些沿顶板、底板或者中间布置的古空巷道，相互交织的古空巷道形成了一定规模的古空区，这些古空区往往是煤矿开采中发生水害的主要场所。

在探放水设计时一定要考虑这些巷道的探查方法，为了保证掘进安全，不遗漏每一个有可能存在积水、积气的古空巷道，掘进迎头及周围探水钻孔间距按照古空巷道可能的3m跨度来考虑，在掘进停掘位置考虑横向钻孔间距3m是合理的（见图6）。

在竖直方向上布置一定密度的钻孔来探查不同层位的古空巷道。由于探放水钻孔的施工长度不同，顶（底）板方向钻孔在巷道掘进停掘位置顶（底）部控制的垂直高度也不同。如果以钻孔终孔位置的钻孔竖直方向间距不超过1.5m为准，巷道掘进停掘位置不能满足最顶（底）部钻孔探测到顶（底）板的要求。因此，厚煤层巷道在掘进停掘位置考虑纵向钻孔间距1.5m也是合理的（见图7）。

图6 探水钻孔停掘位置横向钻孔间距（平距）示意图

图7 厚煤层探水钻孔停掘位置纵向钻孔间距示意图

3 结束语

通过以上分析，不难发现煤矿老空水探放钻孔布置帮距的时候，往往是根据巷道停掘位置的外围安全距离来布置的，这个才是实际意义上的“帮距”，是煤矿探放水设计的时候应该考虑的一个关键因素，这样才能保证帮距与超前距相等，或比超前距小1～2m。生产实践中必然会遇到探水钻孔间距是采用终孔位置钻孔间距还是孔间距的矛盾。为此，我们必须统一认识，孔间距的大小、钻孔的密度是为了保证探放水过程中不遗漏任何一个可能的老空巷道，确保煤矿在存在老空区的探水线以内区域掘进时不发生透水事故。因此，必须在探放水设计和施工过程中执行探水线以内巷道停掘位置处探水钻孔横向钻孔间距不大于3m，纵向钻孔间距不大于1.5m的规定。