掘进巷道超前探放水工程实践研究

赵方重 赵玉龙

（济宁市金桥煤矿，山东 济宁 272200）

1 概述

南四轨道巷西临F22支2断层，其落差0～20m，位于断层的下盘区域，掘进期间可能会揭露其次生断层，在一定程度上受断层突水威胁；另外掘进期间受3煤底板砂岩含水层的影响。根据矿井水文地质资料及一采区、二采区、五采区采掘揭露的水文地质资料分析[1]，3煤底板砂岩水富水性弱，补给条件差，主要以静储量为主，无外来水源导入时，水量很小，涌水量一般不大于10m3/h，且经过一段时间疏放后涌水量迅速减小，直至消失。本着“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的防治水原则[2]，特在南四轨道巷预留的钻探硐室内进行超前探放水，查明前方岩层富水性，避免水害的发生。

地质测量科综合分析三维地震勘探及精细化解释资料[3]，编制了《南四轨道巷1#探水硐室超前探放水设计》。设计钻孔3个，实际施工钻孔3个，自2019年5月22日开始施工，截至2019年6月1日施工完毕，采用“三八制”作业，累计钻进进尺375m，探明了巷道前方水文地质条件。

2 方案设计

2.1 探水钻孔超前钻距和止水套管长度的确定

南四轨道巷迎头岩性为砂质泥岩，含砂质结核体，结合附近的补4-1钻孔揭露的岩性分析，巷道顶板距离3煤层约25m，巷道底板距离三灰含水层约28m。本次超前探测主要在3煤底板岩层中钻进，由于距离三灰含水层较近，主要受三灰含水层的影响。经过东翼轨道石门及东翼第三联络巷前期疏放三灰含水层，目前三灰含水层水位基本维持在-368m左右，水压为0.9MPa，应采用加设孔口管的方式进行钻探。为确保施工的安全，孔口管长度不应小于5m，选用5.7m。

2.2 钻孔位置

本次钻探施工地点为南四轨道巷1#探水硐室南帮，探水硐室已在巷道迎头掘进时施工完毕，为探放水与巷道掘进平行作业创造了先决条件。

2.3 钻孔参数

表1 南四轨道巷超前探放水钻孔参数表

2.4 钻孔结构

先用Φ133mm不取芯钻头钻进6m，埋Φ108mm孔口管5.7m，注水泥浆并试压，承压达到2MPa以上而不漏水后，再用Φ75mm不取芯钻头钻进至终孔。

2.5 设备

选用ZDY1900S型钻机。

2.6 钻孔施工顺序

3#→2#→1#。

3 施工主要技术要求

（1）为保证钻孔施工方位的准确性，在钻孔施工前，由矿井测量人员根据设计进行放线，严格按线施工。

（2）依据《煤矿防治水细则》孔口管长度设计为5.7m，每个钻孔内安装的孔口管均用四棵锚杆固定，孔口管和煤岩壁间用水泥加水玻璃封堵（如图1）。

图1 孔口管安装布置图

（3）用ZBQ-27/1.5型煤矿用注浆泵往孔口管内压注水泥和速凝剂混合浆液，注完浆，待其凝固24h后，扫孔至6.5m，用注浆泵压注清水，进行清水耐压试验。孔口管承压力在2MPa以上而不漏水，说明孔口管埋设合格，否则应再次注浆试压，直到孔口管承压2MPa而不漏水。测压时间不得小于半小时。

（4）孔口管埋设合格后，装上控水大阀门，并根据需要安装水压表，然后用Φ75mm不取芯钻头钻进。

（5）严格丈量钻杆长度，每加一根钻杆记录一次，并根据钻屑判断岩性变化情况，做好孔深及岩性记录。

（6）记录钻孔内出水点距孔口的长度，测量水量及水压大小，并及时填写班报表。

对于保肢失败的患者，不仅身体上痛苦，心理上也有巨大伤害，经济上需承受巨大压力[1]。导致患者截肢的危险因素众多，本研究所指的保肢失败主要有以下2种情况：一种是保肢手术后肢体未能成活，另一种是肢体虽成活但由于引起严重并发症、中途放弃保肢或后期肢体功能差、畸形严重而延期截肢[2]。

4 钻探施工情况

4.1 钻孔施工参数表

表2 南四轨道巷1#探水硐室超前探放水钻孔参数及施工情况汇总表

4.2 施工情况描述

（1）孔口管安装

1#～3#钻孔均先用Φ133mm不取芯钻头钻进7m，然后使用6m长Φ108mm孔口管，并使用锚杆将孔口管锚固在巷帮相应位置，使用水泥浆糊孔。管壁与孔壁之间压注水泥浆进行固孔，待其凝固24h后进行扫孔、清水试压。试水压力不低于2MPa，保压时间不低于30min，不漏水说明孔口管安设合格。

（2）施工过程

① 2019年5月22日～23日，1#～3#钻孔分别钻进7m，孔径Φ133mm。

② 2019年5月24日,1#～3#钻孔的孔口管的安装（长度6m，孔径Φ108mm），其中3个钻孔注浆共使用水泥400kg、速凝剂25kg。

③ 2019年5月27日～28日，3#钻孔扫孔、试压合格，钻进130m，孔径Φ75mm。钻进过程中未出水，未揭露煤层。

④ 2019年5月29日～30日，2#钻孔扫孔、试压合格，钻进160m，孔径Φ75mm。钻进过程中未出水，未揭露煤层。

⑤ 2019年5月30日～6月1日，1#钻孔扫孔、试压合格，钻进85m，孔径Φ75mm。钻进过程中63～80.7m见煤，钻进26m位置时钻孔出水，初始涌水量约为2.6m3/h。

5 地质及水文地质分析

根据三维地震数据精细化解释资料预计，设计1#钻孔应穿过3煤，2#、3#钻孔在3煤底板岩层中钻进。实际1#钻孔揭露3煤。各钻孔钻探地质情况分析如下。

（1）1#钻孔。沿182°方位角钻孔施工，仰角30°，63～83.7m见煤，与预计见煤层位位置相差不大，为F12断层下盘煤层，终孔深度85m。钻进26m位置时钻孔出水，水量较小，初始涌水量约为2.6m3/h。

（2）2#钻孔。沿182°方位角钻孔施工，仰角2°，未揭露煤层，终孔深度160m，钻孔未出水。

（3）3#钻孔。沿182°方位角钻孔施工，俯角2°，未揭露煤层，终孔深度130m，钻孔未出水。

综合1#～3#钻孔施工情况及区域地质资料分析，南四轨道巷位于F12断层下盘煤层底板，沿巷道掘进方向煤层倾角7°#8°，煤层厚度约7.3m。

钻探过程中仅1#钻孔有少量出水，初始涌水量约为2.6m3/h，2#孔、3#孔均未出水。根据钻探层位及区域水文地质资料分析，1#钻孔涌水为3煤层底板砂岩裂隙水。

6 结论与建议

（1）通过本次超前探放水工作，预计南四轨道巷1#探水硐室前方160m范围内岩层富水性较弱，对巷道的安全掘进无较大影响。

（2）防治水人员需加强南四轨道巷及南四胶带巷掘进期间现场水文地质条件观测，如有顶板淋水、底板渗水等异常水文地质情况时，立即分析原因，查明出水水源。

（3）为确保南四轨道巷及南四胶带巷在本次超前探放水范围外安全掘进，杜绝水害的发生，需以循环探水的方式实现巷道安全掘进。