趙 亮

(大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司 大斗溝煤業(yè)有限公司，山西 大同 037026）

中國(guó)煤炭?jī)?chǔ)量豐富，煤層埋藏深度不同，賦存條件復(fù)雜[1-3]。在煤層采掘過(guò)程中，火災(zāi)、水害、瓦斯、煤塵和冒頂是最重要的安全事故災(zāi)難類(lèi)型[4]。其中，礦井突水通常會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的水災(zāi)事故，容易造成人員傷亡并嚴(yán)重影響礦井經(jīng)濟(jì)效益[5]。為了確保工作面安全順利回采，工作面開(kāi)采前有必要探查及疏放周邊采空區(qū)的積水。因此，本文以同煤集團(tuán)永煤公司15-2#層北盤(pán)區(qū)8106工作面為研究對(duì)象，對(duì)其超前探放水進(jìn)行設(shè)計(jì)及制定技術(shù)措施。

1 工作面概況

1.1 工作面地理位置概況

15-2#層北盤(pán)區(qū)8106工作面南部為15-2#層北部盤(pán)區(qū)巷，西部距本工作面500 m為8103工作面（已圈出），其余均未采動(dòng)。地面位置位于永煤公司五號(hào)井以東1 152 m、以北508 m，地面標(biāo)高為1 242.0 m～1 266.5 m，工作面標(biāo)高為760 m～796 m。

1.2 工作面地質(zhì)構(gòu)造概況

8106工作面煤層的探測(cè)厚度為2.46 m～27.67 m，平均厚度14.38 m。煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，煤層傾角1°16′～8°26′，平均傾角 4°51′。煤層最多存在發(fā)育夾矸 25層，其巖性主要為炭泥巖、高嶺質(zhì)泥巖、粉砂質(zhì)泥巖等。根據(jù)巷道附近補(bǔ)3、補(bǔ)6鉆孔資料顯示，從盤(pán)區(qū)巷到切巷方向，煤層受火成巖侵入程度逐漸減弱，煤層逐漸增厚，預(yù)計(jì)工作面有火成巖侵入，自盤(pán)區(qū)巷向切巷侵入程度逐漸減小。

1.3 工作面水文地質(zhì)概況

15-2#煤層奧灰水突水系數(shù)為 0.003 MPa/m～0.021 MPa/m，相對(duì)臨界突水系數(shù)值0.06 MPa/m較小。所以井田15-2#層煤層帶壓區(qū)域帶壓開(kāi)采突水危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)為突水安全區(qū)。工作面最大涌水量為0.012 m3/min，正常涌水量為0.006 m3/min。

2 水患分析

8106工作面對(duì)應(yīng)地表為丘陵地貌，工作面基本不受地表水水患威脅。

本煤層的直接充水含水層巖性主要為中粒砂巖、粗粒砂巖和礫巖，系砂巖裂隙承壓水。本組砂巖膠結(jié)致密，裂隙少，地下水補(bǔ)給條件差，含水性極其微弱或不含水。工作面附近無(wú)明顯導(dǎo)水構(gòu)造，對(duì)工作面回采不會(huì)造成影響.

8106工作面上覆為15#層8113工作面（已圈出）和8#、9#、11#、14#層采空區(qū)，8#、9#、11#、14#層開(kāi)采形式為長(zhǎng)壁式和刀柱式，各層采空區(qū)間連通性不確定，15-2#煤層與15#煤層層間距約18.4 m～34.4 m，平均26.4 m；輔運(yùn)巷、回風(fēng)巷與 15#煤層垂距約 38.4 m～55.6 m，平均 47 m，預(yù)計(jì)工作面有火成巖侵入，自盤(pán)區(qū)巷向切巷侵入程度逐漸減小，侵入體位置、產(chǎn)狀、影響范圍，對(duì)工作面影響程度不詳。

綜上所述，15-2#層8106工作面分析影響該工作面的水患主要為上覆采空積水，地表水、上覆含水層、奧灰?guī)r溶水影響較小。

3 探放水工程設(shè)計(jì)

根據(jù)工作面水文地質(zhì)概況的分析，結(jié)合防治水害“預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、有掘必探、先探后掘、先治后采”的基本原則，對(duì)15-2#層北盤(pán)區(qū)8106工作面進(jìn)行探放水設(shè)計(jì)。

3.1 物探技術(shù)

根據(jù)集團(tuán)公司要求，巷道掘進(jìn)前必須進(jìn)行超前物探，我公司采用全方位瞬變探測(cè)儀YTD400在工作面迎頭探測(cè)。以探測(cè)點(diǎn)為中心，半徑為100 m的球形范圍進(jìn)行物探，有效距離為80 m，并且隨巷道掘進(jìn)進(jìn)度每隔80 m進(jìn)行循環(huán)物探，對(duì)存在的低阻異常區(qū)進(jìn)行鉆探驗(yàn)證，并適當(dāng)增加鉆孔數(shù)量及探測(cè)次數(shù)。當(dāng)瞬變電磁法不能達(dá)到要求時(shí)，可采用直流電法進(jìn)行輔助超前物探。

3.2 鉆孔設(shè)計(jì)及參數(shù)

8106工作面兩順槽巷、切巷及頂抽巷必須按照《煤礦防治水規(guī)定》嚴(yán)格執(zhí)行，在迎頭施工超前探放水孔。使用ZYJ-420/200架柱式液壓回轉(zhuǎn)鉆機(jī)，選用127 mm鉆頭開(kāi)孔，在鉆進(jìn)10 m時(shí)，安設(shè)封孔器及閘門(mén)，安設(shè)牢固后，要進(jìn)行封孔器的耐壓試驗(yàn)，合格后方可換用57 mm鉆頭鉆進(jìn)，并經(jīng)常檢查直到通孔。

（1）物探未見(jiàn)異常時(shí)鉆孔設(shè)計(jì)

①兩順槽巷。

每組施工4個(gè)超前探水孔，具體參數(shù)見(jiàn)表1。

表1未見(jiàn)異常兩順槽巷超前探水參數(shù)

②切巷。

每組施工3個(gè)超前探水孔，具體參數(shù)見(jiàn)表2。

表2未見(jiàn)異常切巷超前探水參數(shù)

③頂抽巷。

每組施工1個(gè)超前探水孔，按掘進(jìn)方向順煤層施工，孔深為50 m，超前距50 m，允許掘進(jìn)20 m，保留有效隔水煤柱30 m。

（2）物探見(jiàn)異常時(shí)鉆孔設(shè)計(jì)8106工作面兩順槽及切巷、頂抽巷每組均施工34個(gè)孔，鉆孔布置見(jiàn)圖1、2，具體參數(shù)見(jiàn)表3。

圖1見(jiàn)異常34個(gè)鉆孔施工布置圖

圖2見(jiàn)異常34個(gè)鉆孔施工布置圖

表3見(jiàn)異常兩順槽、切巷及頂抽巷超前探水參數(shù)

4 探放水技術(shù)措施

4.1 探放水技術(shù)措施

（1）鉆孔過(guò)程中，準(zhǔn)確區(qū)分煤層與巖層的厚度并記錄巖層變化深度，按常規(guī)操作，更換鉆具或鉆進(jìn)10m時(shí)，對(duì)鉆桿進(jìn)行一次測(cè)量，核實(shí)孔深，終孔前檢查，條件允許下進(jìn)行孔斜測(cè)量；

（2）探水鉆孔施工期間，如果有片幫、煤巖松軟、孔中的水壓或水量突然增大，及有頂鉆等現(xiàn)象出現(xiàn)時(shí)，必須立即停止鉆孔，并記錄深度，將鉆桿固定，立即向礦調(diào)度室匯報(bào)，采取措施及時(shí)處理。

（3）鉆孔施工過(guò)程中，若發(fā)現(xiàn)有害氣體噴出時(shí)，應(yīng)立即停止鉆進(jìn)，并切斷電源，及時(shí)疏散人員至新鮮風(fēng)流中，立即向礦調(diào)度室匯報(bào)，采取措施；

(4)采用防噴裝置和反壓方法鉆進(jìn),可有效解決鉆孔內(nèi)水壓過(guò)大或噴高壓水問(wèn)題;探放探測(cè)任務(wù)完成后必須全孔注漿封閉,并做好封孔記錄等相關(guān)技術(shù)要求.

（5）為防止在放水過(guò)程中，采空區(qū)有害氣體涌出，必須在鉆場(chǎng)處安裝CH4、CO、CO2監(jiān)測(cè)裝置，放水期間嚴(yán)禁鉆場(chǎng)下風(fēng)流行人、行車(chē)。

4.2 探放水技術(shù)效果

根據(jù)本次探放水工程的目的和任務(wù)，在8106工作面兩順槽共設(shè)計(jì)6個(gè)鉆孔對(duì)上覆采空區(qū)積水進(jìn)行探放工作，鉆孔施工完成后均需及時(shí)封堵。各探放上覆采空區(qū)鉆孔參數(shù)見(jiàn)表4，

表4探放上覆采空區(qū)鉆孔參數(shù)

其中，探放上覆11#層采空區(qū)積水的5#孔通孔后為淋水狀態(tài)，此處無(wú)積水；探放上覆15#層8113工作面采空區(qū)積水的1#孔通孔后初次涌水量為60 m3/h，累計(jì)泄水量4 156 m3；探放上覆14#層采空區(qū)積水的 2#、3#孔通孔后初次涌水量為32.5 m3/h、78 m3/h，累計(jì)泄水量6 691 m3、1 258 m3；探放上覆 11#層采空區(qū)積水的4#、6#孔通孔后初次涌水量為71 m3/h、69 m3/h，累計(jì)泄水量3 380 m3、5 615 m3，8106工作面在后期回采期間未出現(xiàn)涌水現(xiàn)象。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)8106工作面周邊采空區(qū)積水情況的探查及水患分析，本次共施工6個(gè)鉆孔分別對(duì)上覆11#層、14#層、15#層采空區(qū)探放水，各鉆孔精確度較高，效果明顯。探放水工程從施工開(kāi)始至工作面回采，累計(jì)泄水量2.11萬(wàn)m3，基本達(dá)到泄水目的。本工作面制定科學(xué)的、合理的探放水設(shè)計(jì)和探放水技術(shù)措施，為消除本工作面上覆采空區(qū)積水隱患提供有效的安全技術(shù)保障，確保了8106工作面探放水工程的順利完成，并為煤礦行業(yè)探放水工程提供有效的參考。