掘进巷道探放水施工工艺研究

吕振绘

【摘 要】 井下掘进巷道对探放水有较高要求，特别是在老窑采空区旁掘进巷道时面临老窑积水问题，给巷道掘进安全带来较大威胁。为了确保22307轨道顺槽掘进安全，文章从巷道实际条件出发，将巷道掘进面临的水害分为临近煤矿采空区范围不确定、正常掘进时前方可能存在导水地质构造两个方面，并针对上述两个问题提出具体的探放水技术方案及放水钻孔施工期间的安全技术措施。通过提出的探放水施工技术，22307轨道顺槽掘进过程中避免了水害带来的威胁，实现了安全、快速掘进。

【关键词】 巷道掘进;探放水;钻孔施工;采空区;老窑

【中图分类号】 TD745 【文献标识码】 A

【文章编号】 2096-4102（2020）03-0026-03 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

煤矿井下发生突水，轻则影响生产环境、破坏生产秩序，重则造成严重的人员伤亡及财产损失，甚至可能发生矿井淹没。探放水工作是防治水工作开展的重要手段，对确保矿井生产具有重要意义。通过长距离、大范围的探放水工作可以在一定程度上对地质构造、采空区积水等进行超前探测，有针对性采取预防措施。

屯兰矿22307轨道顺槽掘进过程，遇到临近老窑采空区积水范围不确定问题，同时在正常掘进过程中需要及时探明掘进前方可能存在的导水地质构造。文中针对临近老窑采空区积水范围不确定问题提出物探确定钻探靶区、钻探排放水技术措施，从而使得钻探更具有针对性，并根据掘进巷道实际条件，有针对性地设计出超前探放水技术方案，确保了巷道掘进安全。

1工程概况

屯兰矿22307工作面临近原金之中煤矿破坏边界，该矿采空区位于22307轨道顺槽外侧，小窑破坏区内有积水，预计积水量约7.1万m3，采空区范围大致清楚，但是由于具体图纸缺失，仅能大致判定采空区范围，具体于22307轨道顺槽掘进与小煤窑采空区位置关系见图1。

2采空区探放水设计

2.1确定靶向

在进行探放水设计时需要掌握较为详实的地质资料，由于金之中煤矿原有的大部分图纸已经遗失，老窑采空区范围难以确定，因此需要采取物探技术手段合理确定采空区及积水范围。在划定的采空区边缘进行巷道掘进时，应有针对性采取预防措施，降低对巷道掘进影响。

在22307轨道顺槽掘进中，先对收集到的金之中煤矿原有开采图纸进行分析，确定采空区范围与22307轨道顺槽掘进属于同一煤层。后进行瞬变电磁勘探，在靠近金之中煤矿采空区时发现轨道顺槽左帮侧存在低阻异常区，分析判定采空区可能存在积水，具体物探成果见图2。

2.2探测钻场布置

采用瞬变电磁法确定的异常区范围靠近22307轨道顺槽外侧金之中煤矿采空区，但是物探确定的范围远超过矿井掌握的采空区范围，分析主要是由于掌握的金之中煤矿开采资料不准确，因此在进行钻探施工时应充分考虑采空区范围变化问题。在设计探放水钻孔时根据物探成果以及大致掌握的采空区范围，进行探放水专项设计。为了确保施工安全，设计的钻场开设位置距离物探异常区距离为80m，共布置3组9个探放水钻孔，具体探放水钻孔布置见图3。

3地质正常地段探放水施工

钻孔施工采用KHYD-75钻机，钻孔孔深为70m。为了保证巷道探放水效果，在22307轨道顺槽掘进时在掘进迎头布置7个探放水钻孔，编号依次为1#～7#，钻孔呈扇形布置方式，钻进深度为70m。

1#～4#钻孔为顶板控制孔，开孔位于底板下方1.5m处，钻孔间距为0.8m，仰角均为12°，1#、2#钻孔水平角均为0°，3#～4#钻孔水平角为-13°、13°，具体的探放水钻孔开孔位置示意图情况见图4。

5#～7#钻孔为掘进迎头控制孔，钻孔开孔位于顶板下方2.0m处，开孔间距为0.8m，仰角为0°，水平角依次为-8°、0°及8°，具体的探放水钻孔布置参数见表1。

在探放水施工时，钻孔超前保护距离控制在40m，巷道允许掘进距离为30m，巷帮控制范围为16m，允许掘进距离（即巷道前方30m处）钻孔间间距为3.0m，具体的探放水钻孔控制范围见图5。

4钻孔施工安全技术措施

在进行探放水钻孔施工前需要强化钻场附近巷道顶板以及煤壁控制，在与前方掘进迎头距离2m处布置一排木支柱，间距控制在0.5m;木支柱两端需与巷道顶、底板接触牢固。待支柱架设完毕后，在支柱上钉上挡板，避免出现突水冲坏巷道内设备情况。

在探放水钻孔施工前在距离巷道迎头30～50m位置处施工临时水仓，并布置两套排水设备（一用一备），巷道掘进距离较短时排水沟可以与邻近采区水仓或者排水管路连接，若掘进距离较长时巷道内需安设排水管路。

在进行探放水钻孔施工时相关技术人员需现场指挥，施工的钻孔按照设计的开孔位置、角度及深度钻进;根据取得的水文地质资料对前方积水区水压进行判定。

钻进安装之前就应确保巷道顶板、巷帮稳固、可靠，在钻进时严格遵循矿井的停、送电制度。

为了保证探放水钻孔排水安全，在钻孔孔口处安装孔口管、控制闸阀、测压三通以及钻杆逆止阀等安全附件。

在钻孔施工过程中若发现钻场附近煤壁片帮、顶钻、水压突然变大等情况，应立即停止施工同时不得拔出钻杆，及时向调度中心汇报;当钻孔水压较大时钻进应采用反压方式并在钻进上安设防喷设备。

钻孔钻进时应对穿过的煤层进行记录，每钻进10m或者更换钻具时丈量并核验钻孔深度。

在探放水钻孔施工时应安排瓦检员进行瓦斯浓度检测，若钻孔排放水期间瓦斯、CO等随涌水量增加，应立刻停止探放水钻孔施工，将作业人员撤离至安全位置。

5应用效果

采用瞬变电磁法确定金之中煤矿采空区具体范围后，施工的9个探放水鉆孔均钻进到临近采空区内，经过45d排水，共排放出8.2万m3积水;同时巷道采用地质正常地段探放水施工方案后，实现了对前方存在的隐伏导水构造的探测，确保了22307轨道运输巷安全，取得显著安全、经济效益。

6总结

针对22307轨道顺槽面临金之中煤矿采空区范围不确定问题，采用瞬变电磁法以及钻探方式确定了采空区位置，并进行探放水设计。

对掘进工作迎头的探放水钻孔进行设计，并指出具体的钻孔施工安全技术措施，可以实现探放水工作的安全、平稳开展。

在矿井生产过程中应强化对水害的防治工作，严格按照施工设计进行探放水施工工作，只有这样才可以确保矿井生产安全。

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