内蒙古阿拉善盟天荣煤炭有限责任公司 内蒙古乌海市 016000
摘要：随着煤炭生产技术的不断发展，中国煤矿井下巷道掘进工艺也有所进步。但由于回采深度的不断增加，井下回采作业所面临的环境越来越复杂，特别是井下水害问题，对生产安全的威胁十分突出。有鉴于此，在巷道掘进作业中采取适当的探放水技术，实现对巷道前方煤岩层地质赋水情况的有效探明，对于更好地指导生产安全进行意义重大，本文对煤矿掘进工作面探放水施工方案进行浅析。
关键词：煤矿；巷道掘进；超前探放水
1工程概述
A矿1208运输巷道位于井下第二采区，巷道东侧为已完成回采的1207作业面，西侧为未开采煤层，南侧为井田边界，北侧为采区运输大巷，其布设情况如图1所示。1208运输巷道掘进施工沿3#煤层底板进行，巷道设计长度为1200m，设计截面尺寸（长×高）为5200mm×3600mm。图1即为1208运输巷道布设示意图。A矿1208运输巷道在掘进作业中掘进至270m处时，其采空区侧巷帮发生渗水现象，渗水量为1.5m3/h。借助钻探发现，渗水水源为已回采煤层采空区积水，含水量预估超过2600m3，水压达到0.68MPa。当巷道掘进至340m处时，巷道顶板出现淋水现象，并随着巷道的持续开拓而不断增强；当巷道掘进至360m处时，顶板淋水量已达1.7m3/h，对巷道正常掘进造成严重影响。通过井下地质三维勘探可知，顶板淋水主要来源为顶板覆岩裂隙含水，含水量预计在5000m3左右，水压可达1MPa以上。为确保巷道掘进的安全性和有效性，设计对1208运输巷道进行超前探放水作业。
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图1 1208运输巷道布设示意图
2超前探放水作业方案设计分析
2.1探放水钻孔布设参数设计
1208运输巷道掘进面探放水施工所用设备为型号KHYD-75的电动钻机，配套使用直径65mm、长度1500mm的钻杆和直径75mm的三翼钻头。其中，顶板超前钻孔布设参数为：a)在作业面迎头布设探水钻孔一排，共5个，每个钻孔的深度为100m，钻孔直径为75mm，钻孔布设间隔为1000mm，钻孔与顶板间隔为1500mm。b)所有钻孔与顶板呈10°仰角布设。1#钻孔与巷帮呈0°夹角，2#和4#钻孔与巷帮呈10°夹角，3#和5#钻孔与巷帮呈20°夹角。图2即为巷道超前探放孔布设示意图。c)在完成超前探放水钻孔的布设施工后，可向前试探掘进作业70m，超前距与帮距分别为30m和20m。在试探掘进范围内，各钻孔终点位置在横剖水平面上的间隔均不超过3m。巷帮超前钻孔布设参数为：a)为了有效规避相邻采空区积水对巷道掘进的威胁，特对巷道掘进面采空区侧布设超前钻孔，钻孔深度全部为50m，钻孔直径为75mm，钻孔布设间隔为20m。b)巷道采空区侧巷帮钻孔布设在巷道底板上部1000～2000mm处，并且相邻的钻孔采用迈步式布设方式，迈步间距为1000mm，各钻孔与巷帮夹角为5°。1208运输巷道超前探放水钻孔布设情况如图2所示。
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图2 1208运输巷道超前探放水钻孔布设示意图
2.2封孔工艺设计
A矿1208运输巷道掘进作业超前探放水钻孔封孔作业选择聚氨酯封孔工艺，单孔封孔长度不小于11m。作业时，首先视同钻孔钻进12m，随后停止并改用直径120mm的扩张钻头进行扩孔作业，钻孔经扩孔后其直径变为120mm。钻孔完成扩孔作业后，在孔内布设孔口管，孔口管长度3000mm，直径108mm，共布设3根，相连的2根孔口管使用丝扣连接。完成孔口管布设后，在煤壁与底部管之间的间隙内充填膨胀水泥进行封堵，封堵长度为500mm，完成对孔口管底部的封堵后再埋入注浆小管，并使用高压注浆泵对其进行注浆作业，注浆浆液即为聚氨酯黏合剂，注浆作业压力为1.2MPa。当注入的浆液与孔口间隔接近500mm时，立即停止注浆，并改用膨胀水泥封堵钻孔。完成钻孔封堵后，要通过高压注水对封孔段进行耐压测试，注水压力为2MPa，注水时长为5min。在高压注水过程中，如果钻孔孔口附近始终无煤体渗水现象，则证明封孔作业合格。全面完成钻孔的施工布设后，在孔口管外露端部布设压力表和压力阀门。图3为巷道超前探放水钻孔封孔施工剖面示意图。
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图3 巷道超前探放水钻孔封孔施工剖面示意图
3超前探放水效果分析
整个1208运输巷道掘进施工期间，共计布设顶板超前探放水钻孔45个。在巷道掘进330～510m区间内布设的顶板探放水钻孔共有4个出现流水现象，其流水水压达到0.88MPa，共计疏排水量为2200m3；在巷道掘进850～1090m区间内布设的顶板探放水钻孔共有6个出现淋水现象，淋水水压为0.65MPa，共计排放水量为2500m3；剩余35个钻孔全部为干孔。借由验证分析，排放出的水量与预计的顶板裂隙水量基本相同，确定为顶板裂隙水。同时，整个1208运输巷道掘进施工期间，在巷道帮侧共布设巷帮探放水钻孔47个。在巷道掘进610～890m区间内布设的巷帮钻孔共有12个出现流水现象，共计排放水量为1810m3；剩余35个钻孔全部为干孔。排放水量与预计采空区积水基本相同，确定为采空区积水。通过对整个1208运输巷道顶板和巷帮的有效探放水作业，实现了对巷道周边水害隐患的全面消除。巷道掘进布设施工期间，未出现任何顶板淋水或巷帮渗水现象，同时，通过超前探放水作业，巷道掘进作业速率明显改善，巷道掘进速率从原本的4.1m/d增加至8.6m/d，矿井综合效益明显提升。
结束语
井下水害问题作为威胁矿井生产作业安全的主要问题，长期以来一直是矿井生产安全管理的重中之重，特别是随着生产开采深度的不断增加，井下巷道掘进作业所面临的水文地质条件越发复杂。因此，矿井管理者必须提高对水害安全隐患的防范管理意识，在生产中积极组织技术人员采用可靠的方法对巷道掘进中的超前水害情况进行探放施工，提前消除水害隐患，从而为矿井综合效益的提升和矿井的长久持续发展提供坚实保障。
参考文献
［1］胡永涛.探放水施工设计及安全措施研究［J］.内蒙古煤炭经济，2018(21)：116.
［2］唐敏.井下综掘工作面探放水技术分析及运用［J］.煤，2018，27(12)：54-55.
［3］王海龙.掘进巷道地质探放水施工设计与安全措施［J］.山东煤炭科技，2019(2)：178-180.