掘进巷道地质探放水施工设计与安全措施

掘进巷道地质探放水施工设计与安全措施

王海龙

（潞安集团司马煤业公司，山西 长治 047105）

摘 要

为了保证二采区1202运巷掘进安全，防止巷道掘进期间水害事故发生，潞安集团司马煤业公司地测科决定对

1202掘进工作面布置扇形探水钻孔，对其顶板及周围积水进行探放，并在探水施工期间采取了合理有效的安全措施。通过探放水施工后消除了巷道顶板及周边水患影响，有效提高了巷道掘进效率，避免了巷道透水事故发生，取得了显著效果。关键词

掘进巷道 地质探放水 施工设计 安全措施

中图分类号 TD745+.2 文献标识码 B doi:10.3969/j.issn.1005-2801.2019.02.070

Construction Design and Safety Measures of Geological Exploration and Drainage in

Tunneling RoadwayWang Hai-long

(Lu 'an Group, Sima Coal Co., LTD., Shanxi Changzhi 047105)

Abstract: In order to ensure the safety of 1202 roadway driving in the second mining area and prevent water damage accidents during roadway driving, the geological survey department of Lu’an Group Sima Coal Industry Company decided to arrange fan-shaped water exploration boreholes on the 1202 roadway driving face, to explore and discharge the roof and surrounding water, and took reasonable and effective safety measures during the water exploration construction. After water exploration and drainage construction, the influence of roof and surrounding water disasters was eliminated, the tunneling efficiency was effectively improved, and the occurrence of water permeation accident was avoided, and significant results were obtained.

Key words: tunneling roadway geological explorationand drainage construction design safety measures

煤矿地质探放水是保证采掘工作面安全掘进、避免矿井水害事故发生的有效途径，但是实际矿井探放水施工时存在很多问题：（1）探水施工设计不合理。探水施工盲目性大，钻孔布置不合理，造成探水施工后未能完全消除水害隐患；（2）钻孔封孔质量差。探水钻孔施工后未能采取有效措施进行封孔，造成放水时喷孔事故发生；（3）安全措施不到位。在探水施工期间未采取有效的安全施工措施，导致人员伤亡、机电设备损坏等事故发生。对此，司马煤业公司地测科在1211运巷掘进期间采取了合理有效的探放水施工设计及安全措施。

区北翼，巷道东部为1201工作面采空区，南部为采区大巷，西部、北部为实煤区。1202运巷设计长度为1153m，巷道断面规格为宽×高=5.2×3.6m，巷道沿石炭系3#煤层底板平行掘进，煤层平均厚度为6.9m。巷道直接顶以泥岩与粗粒砂岩混合岩层为主，平均厚度为4.2m，岩石裂隙发育；基本顶主要以细砂岩为主，平均厚度为11.2m，巷道已掘进375m。

电法勘探成果显示，在1202运巷掘进范围内顶板往上6.0~7.5m处共有4处富水区域，主要为顶板砂岩裂隙含水层水，分别位于巷道477m、676m、792m以及960m处，预计总积水量达2787m3，对巷道掘进影响很大；同时受向斜构造影响，1202运巷及1201工作面采空区在8~991m处存在低洼处，预计1201采空区低洼处积水量达560m3，而1202运巷与采空区预留保安煤柱厚度为20m，该采空区积水对巷帮维护及巷道掘进产生一定影响。为了保证1202运巷安全高效掘进，避免透水事故发生，

1 工作面概述

潞安集团司马煤业公司1202运巷位于井田二采

收稿日期 2018-07-23

王海龙（1988-），男，毕业于河北工程大学资源勘作者简介

查工程专业，本科，助理工程师，现任潞安集团司马煤业公司地质测量办公室科员，从事地质防治水技术管理工作。

2019年第2期

司马煤业公司决定采取探放水措施。

2 1202运巷探放水设计

2.1 钻机及放水设备选取

1202运巷采用一台型号为ZDY4000S，功率为55kW的钻机进行探水钻孔施工，钻杆长度为1.5m，直径为62mm，并配套直径为75mm的三翼钻头，扩孔钻头直径为150mm。长度为6.0m，直径为127mm无缝孔口管、法兰盘以及注浆泵等。

2.2 探水钻孔布置参数

（1）1202运巷探水钻孔设计长度为90m，钻孔呈扇形布置，工作面迎头共布置两排探水钻孔，每排五个探水孔，1#~5#钻孔为顶孔，6#~10#钻孔为周边孔，顶孔主要探放顶板裂隙含水层水，周边孔主要探放巷道周边积水，巷道允许掘进为70m，超前距为20m，巷道巷帮安全距为25m，如图1所示。

图1 司马矿1202运巷探水钻孔布置示意图

（2）工作面迎头顶孔布置在距巷道顶板1.5m处，钻孔与工作面呈6°仰角布置，钻孔间距为1.0m；周边孔与顶孔间距为1.0m，钻孔垂直工作面布置，钻孔间距为1.0m。各钻孔参数如表1所示。

2.3 封孔长度确定

由于受巷道开挖应力以及探水钻孔施工扰动影响，钻孔开口往里一定范围内孔壁岩体出现破碎现象，从孔口往里依次形成应力破坏区、应力破坏减弱区以及应力平衡区，所以钻孔封孔终孔位置必须位于应力平衡区内，司马矿通过“煤屑量”法确定钻孔封孔长度。

（1）探水钻孔施工前，在工作面距顶板2.0m处施工三个试验钻孔，钻孔深度为15m，钻孔直径为75mm，每个钻孔施工期间必须对钻孔每米产生煤屑量进行记录。

（2）通过现场实际观察记录发现，试验钻孔在0~3m范围内，每米钻孔产生的煤屑量基本稳定，

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平均为2.1kg/m；3~6m范围内平均产生的煤屑量逐渐降低，平均为1.6kg/m；在6~15m范围内每米钻孔产生的煤屑量再次趋于稳定，平均为1.2kg/m。

表1 1202运巷探水钻孔参数表

序号钻孔深度倾角水平角钻孔直径距顶板间距备注

1#100m6°0°75mm1.5m2#100m6°-8°75mm1.5m3#100m6°-16°75mm1.5m巷道中线以左4#100m6°8°75mm1.5m为“-”，以右为5#100m6°16°75mm1.5m“+”；巷道6#100m0°0°75mm2.5m轴线以上为7#100m0°-8°75mm2.5m“+”，以下为“-”8#100m0°-16°75mm2.5m9#100m0°8°75mm2.5m10#

100m

0°

16°

75mm

2.5m

由此可以判定，1202运巷钻孔施工时，在0～3m范围内为应力破坏区，3～6m范围内为应力破坏减弱区，在6.0m以外为原岩应力平衡区，所以为了减少封孔长度，保证封孔效果，决定将1202 运巷探水钻孔封孔长度确定为8.0m。

2.4 封孔工艺

（1）当钻孔钻进8m时停止钻进，采用直径为150mm钻头扩孔，扩孔深度为6.0m，扩孔后及时清理孔内浮煤，并安装孔口管。

（2）在探水钻孔上下各施工一个注浆孔，开口位置与探水钻孔间距为0.5m，注浆孔直径为30mm，注浆孔孔深为6.5m，注浆孔施工完后采用高压注浆泵向孔内注射聚氨酯粘剂，待煤壁出现浆液渗透时立即停止注浆并对钻孔进行封堵。

（3）在孔口管与孔壁之间间隙内埋入注浆小管，并由里向外填充膨胀水泥，当膨胀水泥填充至距探水钻孔孔口0.5m处及时采用速干剂水泥进行孔口封堵处理，如图2所示。

（4）探水钻孔孔口管固定2h后，对钻孔内注射高压水进行孔口耐压试验，注水压力不得低于2MPa，耐压试验期间应观察孔口管稳固情况以及渗水情况，耐压试验持续1h，孔口管未出现松动且无渗水现象时视为封孔合格。

180图2 1202运巷探放钻孔封孔工艺施工平面示意图

3 探放水安全施工措施

（1）掘进工作面在进行钻孔施工前应对钻场附近支护补打到位，对破碎顶板及巷帮应采取支设木柱、架棚等方法进行加固，并在钻场附近安装CH4、CO等有害气体传感器以及专用电话机。

（2）在施工巷道挖掘排水沟，排水沟规格为宽×深=0.3×0.3m，在巷道附近施工一个临时水仓并安装完善的排水设施，水仓容积及排水设施应满足巷道放水需求。

（3）探放水钻孔施工时钻孔深度、角度、间距、数量、位置等参数必须符合设计要求，钻进期间必须记录岩、煤层厚度，每钻进10m及时丈量钻孔深度，终孔前必须再次确认钻孔深度。

（4）钻孔施工期间发现煤体松软、顶钻、水压加大、渗水等现象时必须立即停止钻进，测量钻孔深度，严禁拔出钻杆，并立即汇报矿调度室采取有效措施。

（5）钻孔过程中应配备专职的瓦斯检测供随时对钻场有害气体检测，发现钻孔内有害气体喷出时必须立即停止钻进，立即撤出钻场及其附近所有人员，并加强钻场通风。

（6）放水期间应详细记录钻孔终孔位置、放水量、水压、放水时间等，发现钻孔内喷高压水或者水压过大时应在孔口位置安装防喷装置。

（7）钻孔放水完成后及时采用注水泥砂浆的方法对全孔进行封堵，并做好封孔记录，为了保证完全消除积水隐患，在积水区域附近施工三个放水验证孔，验证孔无流水时说明放水完全。

4 探放水效果分析

（1）1202运巷掘进期间对工作面布置扇形探水钻孔进行探放水后，工作面顶板共计放水量为2751m3，确定主要为顶板砂岩裂隙水，比预计放水量少36m3

。主要是因为司马矿回采煤层为石炭系3

#

煤层，煤层厚度为6.9m，煤层松散，煤层内钻孔长度为40m(不包括封孔段），在放水过程中积水在

2019年第2期

煤层内钻孔段渗透现象严重，导致顶板实际放水量比预计放水量少。

（2）1201采空区侧共计放水量为9m3，主要为1201采空区低洼处积水，比预计放水量少11m3。主要因为在1201工作面回采时，在0m处

布置一个临时水仓，水仓深度为1.5m，水仓有效容积为15m3，在实际放水时废弃水仓积水无法完全排放，导致1201采空区实际放水量比预计放水量少。

（3）1202运巷探放水施工后，在掘进过程中未出现大的涌水现象，仅在巷道790m处顶板出现局部淋水，但最大涌水量仅为1.7m3/min，对巷道掘进未构成威胁，保证了巷道安全掘进。

5 结束语

潞安集团司马煤业公司地测科通过技术研究，对1202运巷掘进期间采取了合理有效的探放水设计及安全施工措施，基本消除巷道周边积水隐患，提高了巷道掘进效率，保证了巷道掘进安全，为其他煤矿巷道掘进探水施工提供了借鉴。

【参考书目】

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优化与实践[J].中国煤炭地质，2012，24（11）：48-51.

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山东煤炭科技，2015（05）：159-161.

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化工，2015（05）：142-143.

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能，2014（06）：13-15.

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（上接第177页）

表3 钻孔瓦斯压力测定结果表

朝阳煤矿203孔

承龙煤矿502孔煤层

深度（m）

瓦斯压力（MPa）深度（m）瓦斯压力（MPa）17257.20~259.500.569290.88~292.880.68618274.20~275.200.527301.04~302.050.66519

286.60~287.80

0.483

313.50~314.76

0.671

（下转第185页）