王飞
山西兰花集团东峰煤矿有限公司 山西省晋城市048000
摘要：目前，我国是经济迅猛发展的新时期，超前钻探是煤矿采掘工作面水害防治重要技术手段，合理的探放水设计不可有效消除工作面水害威胁，保证工作面安全高效采掘，但在实际生产过程中，煤矿探放水施工还存在很多问题，主要表现在探水钻孔布置不合理、封孔质量差、安全措施不到位等，从而降低了探放水施工效率，无法起到预期的探放水施工效果。本文以3201运输顺槽为例，对施工巷道采取了合理有效的探放水施工效率，并对其应用效果进行分析。
关键词：掘进巷道；顶板裂隙水；超前钻探；施工设计
1矿井概况
东峰煤矿3201工作面在胶带顺槽里程1706~1784m间揭露一落差0.4m、走向近南北的逆断层，该断层造成顶板局部岩层破碎，但无导水迹象。工作面其他部位无导水断层揭露，不存在断层导水现象。通过掘进巷道、探水钻孔以及密集分布的抽放瓦斯钻孔资料，工作面范围内没有发现隐伏陷落柱等构造。该工作面回采期间主要充水水源为3#煤层顶底板砂岩裂隙水的渗透性补给。3#煤顶板岩性主要由中粗粒砂岩和泥岩组成，在顶板60m的导水裂缝带范围内，砂岩厚度35.4m，占层厚的59%，煤层底板有6.14~9.49m的厚层中粗砂岩。在4条顺槽的掘进过程中，胶带顺槽里程640~850m之间、回风顺槽里程600~750m之间顶板有较大的淋水过程，其中胶带顺槽最大涌水量30.6m3/h，单个锚索眼水量11m3/h；回风顺槽最大涌水量7.2m3/h。上述两段出水较大的巷道基本处于同一宽缓向斜的核部。经过2处巷道对砂岩裂隙水的长时间疏放，其后巷道掘进过程中基本没有砂岩裂隙水的危害，说明工作面在局部砂岩裂隙发育处有裂隙水赋存，表现为静储量消耗型为主，易于疏干，对工作面安全回采影响不大。该工作面奥灰水位605m，属于安全开采区，在未遇到隐伏构造如导水断层和陷落柱等情况下，一般不会发生奥灰突水，但必须要有资质的单位编制带压开采设计，进行进一步防治。
2掘进巷道顶板裂隙水探放水施工设计?
2.1钻孔封孔工艺
为了提高仰斜钻孔封孔质量，保证探放水施工安全，决定对探水钻孔采取“两堵一注”封孔工艺。1）3201运输顺槽钻孔封孔长度为11m，当钻孔施工至11.5处时停止继续钻进更换扩孔钻头进行扩孔施工，扩孔深度为11m，扩孔后钻孔直径为130mm。2）钻孔扩孔后对钻孔内安装孔口套管，套管主要为长度为3.0m，直径为110mm钢管，共计4根，相邻两根钢管之间采用丝扣式连接，孔口管安装后对孔底采用膨胀水泥进行封堵，封堵长度为0.5m。3）在孔口管与钻孔壁之间埋入一根直径为16mm注浆软管，然后在距孔底、孔口0.5m处分别安装一个PKN型封孔器，并对孔口段继续采用膨胀水泥进行封堵，从而使钻孔中部形成环形封堵空间。4）环形封堵空间形成后，将注浆软管与2ZBQ-5/4注浆泵连接，然后对环形封堵空间高压注入XZFKL-I型封孔材料，注浆压力为1.5MPa，单孔注浆时间稳定在10min。5）钻孔封孔后在外露端孔口管安装压力表及法兰盘，然后对钻孔内高压注水进行耐压试验，注水压力一般为水压的1.5~2倍，3201运输顺槽钻孔注水压力为2.0MPa，注水稳定时间不得低于15min，注水过程中未发现钻孔窜动，煤壁渗水即可视为钻孔封孔质量完好。
2.2注浆措施
注浆措施需要根据积水区下方巷道顶板的淋水情况进行相应的现场决定。
对于积水区下方没有出现大面积淋水，进行单个排水孔的注浆措施就行了，顶板淋水面积较大，需要“深孔+浅孔”结合的方式进行注浆堵水。进行注浆作业时，将用来做为观察孔的排水孔打开进行排水，以监视注浆效果并防止被注浆液堵塞，当注意到观察孔排出的水中混有注浆液时，停止注浆操作并实行封孔作业。注浆选用ZBQ-27/1.5矿用气动注浆泵，操作过程发现积水区域的水压不高，深孔注浆以对巷道顶板积水区岩石裂隙进行填充为主，对巷道顶板进行加固，注浆压强为4MPa。浅孔注浆用于淋水面积较大、淋水较多的积水区下方巷道，一方面配合深孔进行堵水，另一方面增加顶板强度。浅孔利用锚杆钻机进行注浆孔打眼，以风压做动力进行注浆，风压一般大于0.5MPa，根据淋水情况观测并保证注浆效果。浅孔注浆在迎头已支护区域进行，每向前掘进支护5m，即进行一次浅孔注浆。
2.3钻孔终孔间距及孔径
钻孔终孔间距指的是在允许掘进距离范围内的探放水钻孔最大间距，由于矿井采用长距离、短距离钻孔相结合方式，因此，长距离探放水钻孔终孔间距控制在20m，且应控制巷帮两侧各20m范围；短距离探放水钻孔根据涌水情况灵活布置，终孔间距为15m。长距离探放水钻孔孔径为96mm，短距离疏排水钻孔孔径为75mm。
2.4注浆堵水封孔
注浆采用地面注浆系统和井下气动注浆泵联合注浆,即钻孔水量较小时采用井下气动注浆泵直接注浆,如果钻孔水量较大时采用地面注浆系统注浆,由于地面注浆泵最低流量为50m3/min,封孔效果较差,而气动注浆泵能够利用控制进风量调节注浆流量,因此,当地面注浆达到最低流量且钻孔孔口压力达到0.2MPa左右时,停止地面注浆立即改为钻场风动注浆泵注浆(风动注浆泵注浆时视孔口压力上升幅度尽量降低浆液浓度).随着注浆压力的升高,如果工作面附近顶板有漏浆,要立即向浆液中加入适当筛过的锯末即可.当水量较大时(单孔流量>0.1m3/min)———满管流水或射流,水色为黄色,使用井上注浆泵站进行注浆,以加快注浆速度、减少注浆时间,为正常掘进赢取时间.当水量较小(单孔流量<0.1m3/min),且比较稳定时,使用手提式风动注浆泵QZB-24/6或DYB-125/6型双液注浆泵直接在井下进行注浆堵水.手提式风动注浆泵由于移动方便和流量随意可控,因此,对大流量注浆的补注及针对小水量注浆效果显著.
结语:巷道出水直接来源于3号煤层裂隙水及上覆砂岩裂隙水，大气降水、地表水等为间接水源；出水通道主要为3号煤层本身裂隙、巷道掘进引起的塑性区，其次为局部地质构造以及封闭不良地质钻孔。根据掘进巷道出水特征，掘进巷道探放水工作开展按照长钻孔探测、短钻孔疏排开展，具体是采用长距离钻孔对富水区域进行探测，利用短钻孔进行疏排。并具体对长距离探放钻孔、短距离疏排水钻孔进行设计。在掘进巷道采取防治水措施后，不仅未降低巷道掘进效率，而且在一定程度上提升巷道掘进效率，确保了巷道掘进安全。
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