李新俊

(忻州市煤炭工業(yè)局，山西 忻州 034000)

老空水害是煤礦水害中最危險(xiǎn)的一種，山西省人民政府出臺(tái)的《山西省煤礦老空水害防治工作規(guī)定》，山西煤礦安全監(jiān)察局、山西省煤炭工業(yè)廳印發(fā)的《井下探放老空水技術(shù)要求》對(duì)生產(chǎn)實(shí)踐很有指導(dǎo)意義，避免了探放水設(shè)計(jì)人員對(duì)鉆孔數(shù)量、鉆孔參數(shù)等內(nèi)容確定的隨意性和盲目性。筆者通過(guò)煤礦老空水探放實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)有關(guān)探放水鉆孔布置的幫距和鉆孔終孔位置鉆孔間距、孔間距等幾個(gè)問(wèn)題需要進(jìn)行探討。

1 探放水鉆孔“幫距”的確定

1.1 幫距的概念

根據(jù)《井下探放老空水技術(shù)要求》：幫距指扇形布置的最外側(cè)探水孔所控制的范圍與巷道幫的距離（見(jiàn)圖1）。以前的教科書(shū)中說(shuō)中心眼孔終點(diǎn)與斜眼孔（最外側(cè)）終點(diǎn)之間的垂直軸向的距離稱(chēng)為幫距[1]（見(jiàn)圖2）。這兩種規(guī)定的不同在于是否考慮了巷道的寬度，在要求幫距相同的情況下，中心眼孔終點(diǎn)與斜眼孔終點(diǎn)之間的垂直軸向的距離所控制的范圍明顯要小于最外側(cè)探水孔終點(diǎn)與巷道幫的距離所控制的范圍。筆者認(rèn)為可以把幫距的概念理解為：扇形布置的最外側(cè)外斜眼孔終點(diǎn)控制的安全外圍線(xiàn)與相應(yīng)側(cè)的巷幫的垂直距離。

圖1 探水鉆孔的超前距、幫距和允許掘進(jìn)距離示意圖

1.2 探放水鉆孔長(zhǎng)度和掘進(jìn)巷道外斜眼孔控制的外圍線(xiàn)與巷幫距離的關(guān)系

在確定探放水鉆孔的超前距和幫距的時(shí)候，超前距往往是按照經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定，探放老空積水最小超前平距不得小于30m，幫距一般與超前距相同，或比超前距小1～2m。這樣，就發(fā)現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題，在超前距、幫距已經(jīng)確定的情況下，探放水鉆孔距離越長(zhǎng)，巷道允許掘進(jìn)距離也越長(zhǎng)，探放水允許掘進(jìn)巷道終點(diǎn)處外斜眼鉆孔控制的外圍線(xiàn)與掘進(jìn)巷道終點(diǎn)的巷幫的距離也越大。比如，確定探放水鉆孔超前距為30m，幫距也為30m，巷道允許掘進(jìn)距離按30m和60m兩種情況對(duì)比。巷道允許掘進(jìn)距離30m，探放水鉆孔中心眼距離為60m，巷道允許掘進(jìn)終點(diǎn)處外斜眼控制的安全外圍線(xiàn)與掘進(jìn)巷道終點(diǎn)的巷幫距離為15m。巷道允許掘進(jìn)距離60m，探放水鉆孔中心眼距離為90m，巷道允許掘進(jìn)終點(diǎn)處外斜眼控制的安全外圍線(xiàn)與掘進(jìn)巷道終點(diǎn)的巷幫距離為20m。另外還有一個(gè)問(wèn)題就是，在上面兩種不同允許掘進(jìn)距離探放水的情況下，當(dāng)巷道掘進(jìn)到30m的時(shí)候，允許掘進(jìn)30m和允許掘進(jìn)60m兩種情況下外斜眼在該處控制的外圍線(xiàn)到巷幫的距離不同，并不是探放水鉆孔距離和巷道允許掘進(jìn)距離越長(zhǎng)，該處外斜眼鉆孔控制的外圍線(xiàn)與巷幫的距離也越大，而是減小。比如上面提到的巷道允許掘進(jìn)距離按30m和60m兩種情況，當(dāng)巷道掘進(jìn)到30m的時(shí)候，允許掘進(jìn)30m的探放水方法在該處控制的外圍線(xiàn)到巷幫的距離是15m，允許掘進(jìn)60m的探放水方法在該處控制的外圍線(xiàn)到巷幫的距離是10m（見(jiàn)表1）。

圖2 探水孔的超前距及幫距

表1 探放水鉆孔長(zhǎng)度和掘進(jìn)巷道外斜眼孔控制的外圍線(xiàn)與巷幫距離的關(guān)系

通過(guò)以上分析，在超前距、幫距一定的情況下，隨著探放水鉆孔距離和允許掘進(jìn)距離的加大，巷道允許掘進(jìn)終點(diǎn)處外斜眼鉆孔控制的外圍線(xiàn)也在加大。巷道在掘進(jìn)到同一距離的情況下，探放水鉆孔距離長(zhǎng)、允許掘進(jìn)距離大的巷道在該處外斜眼鉆孔控制的外圍線(xiàn)與巷幫距離小，探放水鉆孔距離短、允許掘進(jìn)距離小的巷道在該處外斜眼鉆孔控制的外圍線(xiàn)與巷幫距離大。

1.3 實(shí)際意義的“幫距”

在探放水設(shè)計(jì)的時(shí)候，超前距和幫距可以看做是一個(gè)常量，變量是探放水鉆孔控制的長(zhǎng)度和允許掘進(jìn)距離。隨著探放水鉆孔控制的長(zhǎng)度和允許掘進(jìn)距離的增大，巷道在某一位置外斜眼孔控制的外圍線(xiàn)與巷幫的距離在減小。預(yù)留足夠的超前距是為了防止老空區(qū)積水水量大、水壓高、煤壁松軟的情況下對(duì)掘進(jìn)迎頭造成威脅。在掘進(jìn)停掘位置兩側(cè)存在老空區(qū)積水的情況下，掘進(jìn)迎頭兩側(cè)同樣受到威脅。這個(gè)時(shí)候幫距并不能真正控制停掘位置的安全外圍。安全外圍應(yīng)該是扇形布置的最外側(cè)探水孔在停掘位置與巷幫的距離控制的范圍，最外側(cè)探水孔（外斜眼）在停掘位置與巷道幫的距離才是具有實(shí)際意義的“幫距”（見(jiàn)圖3）。

圖3 探水鉆孔的超前距、幫距和允許掘進(jìn)距離示意圖

1.4 合理確定探放水鉆孔長(zhǎng)度

生產(chǎn)實(shí)踐中根據(jù)探放老空水的位置不同，警戒線(xiàn)以外、警戒線(xiàn)以?xún)?nèi)探水線(xiàn)以外區(qū)域相對(duì)安全，探水布置探放水鉆孔數(shù)量比較少，適合長(zhǎng)孔布置。在允許掘進(jìn)停掘位置滿(mǎn)足“幫距”要求的情況下，探放水鉆孔終孔位置控制的外圍線(xiàn)到巷幫距離相對(duì)較小。探水線(xiàn)以?xún)?nèi)區(qū)域探放水布置探放水鉆孔數(shù)量較多，為保證允許掘進(jìn)距離范圍內(nèi)巷幫兩側(cè)外斜眼控制的范圍接近“幫距”控制的范圍，就要縮短探放水鉆孔距離和允許掘進(jìn)距離，這種情況適合短孔布置。缺點(diǎn)是探放水鉆孔終孔位置控制的外圍線(xiàn)到巷幫距離較大，鉆孔利用率不高。探水線(xiàn)以?xún)?nèi)區(qū)域探放水最為有效的方法是按照探水線(xiàn)與積水線(xiàn)確定的寬度，布置3～5個(gè)能探查到積水區(qū)域的長(zhǎng)距離探放水鉆孔，如能打透老空更好，打不透老空也可以起到控制的作用。然后在長(zhǎng)探鉆孔的基礎(chǔ)上加密短探鉆孔，按照短孔布置的方法進(jìn)行探放老空區(qū)積水。無(wú)論哪種探放水方法都必須保證探放水鉆孔的超前距和“幫距”滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

2 探水鉆孔終孔位置鉆孔間距與孔間距的矛盾

2.1 探放水鉆孔終孔位置橫向鉆孔間距和縱向鉆孔間距的規(guī)定

《煤礦防治水規(guī)定》規(guī)定探放老空水終孔位置以滿(mǎn)足平距3m為準(zhǔn)，厚煤層內(nèi)各孔終孔的垂距不得超過(guò)1.5m[2]。山西省《井下探放老空水技術(shù)要求》中規(guī)定厚煤層探放水“在探水線(xiàn)以?xún)?nèi)區(qū)域，一般在終孔位置處橫向鉆孔間距不得超過(guò)3m，縱向孔間距不得超過(guò)1.5m。[3]（見(jiàn)圖4、圖5）

圖4 探水鉆孔終孔位置橫向鉆孔間距（平距）示意圖

圖5 厚煤層探水鉆孔終孔位置縱向鉆孔間距示意圖

2.2 鉆孔終孔位置鉆孔間距與孔間距的矛盾

《井下探放老空水技術(shù)要求》明確了孔間距的概念，也規(guī)定了孔間距應(yīng)小于老空寬度（見(jiàn)圖4）。老空寬度就是為什么要規(guī)定終孔位置處橫向鉆孔間距不得超過(guò)3m的依據(jù)，那是應(yīng)該在終孔位置鉆孔間距不超過(guò)3m呢，還是在掘進(jìn)停掘位置鉆孔間距不超過(guò)3m呢？這就出現(xiàn)了一個(gè)鉆孔終孔位置鉆孔間距與孔間距的矛盾。

2.3 橫向鉆孔間距和縱向鉆孔間距位置的選擇

老空區(qū)形式多種多樣，有的是以大面積的采空區(qū)存在，有的是以巷道形式存在，更多的是相互交織的采空區(qū)和巷道構(gòu)成。在大規(guī)模機(jī)械化開(kāi)采以前，煤礦開(kāi)采對(duì)巷道寬度要求不高，能滿(mǎn)足礦車(chē)、小平車(chē)通過(guò)或者滿(mǎn)足行人通行就可以了。更早的古空巷道往往是人工拿鎬等工具開(kāi)鑿的小斷面巷道，高度以滿(mǎn)足行人高度為標(biāo)準(zhǔn)，大部分巷道高度在1.5～2.0m之間。開(kāi)采范圍也不大，以巷道式采煤工藝為主。在厚煤層中往往存在一些沿頂板、底板或者中間布置的古空巷道，相互交織的古空巷道形成了一定規(guī)模的古空區(qū)，這些古空區(qū)往往是煤礦開(kāi)采中發(fā)生水害的主要場(chǎng)所。

在探放水設(shè)計(jì)時(shí)一定要考慮這些巷道的探查方法，為了保證掘進(jìn)安全，不遺漏每一個(gè)有可能存在積水、積氣的古空巷道，掘進(jìn)迎頭及周?chē)剿@孔間距按照古空巷道可能的3m跨度來(lái)考慮，在掘進(jìn)停掘位置考慮橫向鉆孔間距3m是合理的（見(jiàn)圖6）。

在豎直方向上布置一定密度的鉆孔來(lái)探查不同層位的古空巷道。由于探放水鉆孔的施工長(zhǎng)度不同，頂（底）板方向鉆孔在巷道掘進(jìn)停掘位置頂（底）部控制的垂直高度也不同。如果以鉆孔終孔位置的鉆孔豎直方向間距不超過(guò)1.5m為準(zhǔn)，巷道掘進(jìn)停掘位置不能滿(mǎn)足最頂（底）部鉆孔探測(cè)到頂（底）板的要求。因此，厚煤層巷道在掘進(jìn)停掘位置考慮縱向鉆孔間距1.5m也是合理的（見(jiàn)圖7）。

圖6 探水鉆孔停掘位置橫向鉆孔間距（平距）示意圖

圖7 厚煤層探水鉆孔停掘位置縱向鉆孔間距示意圖

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上分析，不難發(fā)現(xiàn)煤礦老空水探放鉆孔布置幫距的時(shí)候，往往是根據(jù)巷道停掘位置的外圍安全距離來(lái)布置的，這個(gè)才是實(shí)際意義上的“幫距”，是煤礦探放水設(shè)計(jì)的時(shí)候應(yīng)該考慮的一個(gè)關(guān)鍵因素，這樣才能保證幫距與超前距相等，或比超前距小1～2m。生產(chǎn)實(shí)踐中必然會(huì)遇到探水鉆孔間距是采用終孔位置鉆孔間距還是孔間距的矛盾。為此，我們必須統(tǒng)一認(rèn)識(shí)，孔間距的大小、鉆孔的密度是為了保證探放水過(guò)程中不遺漏任何一個(gè)可能的老空巷道，確保煤礦在存在老空區(qū)的探水線(xiàn)以?xún)?nèi)區(qū)域掘進(jìn)時(shí)不發(fā)生透水事故。因此，必須在探放水設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中執(zhí)行探水線(xiàn)以?xún)?nèi)巷道停掘位置處探水鉆孔橫向鉆孔間距不大于3m，縱向鉆孔間距不大于1.5m的規(guī)定。