掘进巷道探放水设计应用

潘晋飞

（晋能控股煤业集团掌石沟煤矿，山西高平 048400）

巷道在掘进期间受采动影响，破坏了围岩力学结构及岩体裂隙分布，导致巷道围岩产生围岩松动圈，随着采动影响加大围岩松动圈范围扩大以及裂隙扩张破坏加聚，导致巷道围岩裂隙与巷道四邻裂隙带导水层贯通，从而造成工作面涌水现象，所以巷道在掘进过程中采取合理有效的探放水设计[1]，对巷道安全掘进，避免巷道透水事故发生具有重要意义；本文以掌石沟煤矿15102回风顺槽为例，为了解决上覆裂隙含水层积水隐患，决定对巷道采取合理有效的探放水施工设计。

1 概述

15102回风顺槽工作面位于井田西部，东部为实体煤；西部为15101采空区；南部与采区三条大巷相连；北部相距114m为矿井边界

15102回风顺槽设计长度为1450m，巷道为矩形断面，断面规格为宽×高=4.5m×3.5m，巷道掘进煤层为15#煤层，平均厚度为4.03m，巷道沿15#煤层底板进行掘进，截止目前巷道已掘进450m。

15#煤层直接顶主要以炭质泥岩为主，平均厚度为4.5m，基本顶主要以粉砂岩为主，平均厚度为10.7m，15102回风顺槽直接充水含水层为山西组砂岩裂隙含水层，15102回风顺槽在前期掘进过程中平均涌水量达14m3/h，导致巷道掘进效率低，顶板在长期淋水情况下出现软化现象，局部顶板永久支护失效，威胁着巷道掘进安全。

2 巷道探放水设计

2.1 钻孔布置要求

（1）钻孔在水平面积竖直面上成扇形布置，钻孔超前距不得低于30m，两帮控制距离不得低于10m。

（2）由于15102回风顺槽掘进期间主要探访上覆裂隙水，钻孔为仰斜钻孔，在探放水施工前必须对钻孔进行有效的封孔处理，封孔长度必须符合实际探放水要求[2]。

（3）钻孔终孔位置必须完全渗入积水区，渗入积水区高度在1.0～3.0m处，所有钻孔终孔位置竖直面上间距不得大于6.0m，水平面上不得大于5.0m。

2.2 钻孔布置参数

（1）根据钻探发现，15102 回风顺槽上覆裂隙水区分散性大，与巷道顶板垂直最大距离为26m，所以设计探水钻孔深度为90m，钻孔仰角为20°，钻孔终孔位置位于积水区2.5m处。

（2）由于15102回风顺槽四邻关系明确，巷道掘进期间不受同一水平采空区、老空水等水害影响，所以只需对上覆顶板布置探水钻孔即可，共计布置5个探水钻孔，探水钻孔编号为1#、2#、3#、4#、5#，所有钻孔布置在巷道掘进迎头，距巷道顶板间距为1.5m，钻孔间距为1.0m。

（3）其中1#钻孔施工在巷道中部，钻孔水平角为0°，2#、4#钻孔水平角为6°，3#、5#钻孔水平角为12°，其中3#、5#钻孔为帮部钻孔，控制帮距为18m，如图1所示。

2.3 钻孔孔口安全装置安装

为了保证后期探放水施工安全，探水钻孔施工完后对钻孔孔口处分别安装孔口管、卸压装置、控水阀门等安装装置，如水压较大时必须安装钻杆逆止阀[3]。

（1）孔口管安装：①钻孔孔口管安装深度为12m，安装孔口管段钻孔应进行扩孔处理，扩孔后钻孔直径为130mm，并将扩孔段内煤屑清理干净；②钻孔扩孔完成后对钻孔内安装长度为3.5m，直径为108mm孔口管，底部孔口管必须与扩孔底部挤压严实；③孔口管安装后对孔口管与钻孔壁之间间隙填充水泥砂浆，待水泥砂浆凝固后进行扫孔施工，扫孔深度应超过孔口管长度0.3m；④钻孔扫孔完成后，对钻孔进行注水耐压试验，注水压力应大于积水压力，注水时间不得低于30min。

（2）在探放水施工前必须准确掌握积水区水量、水压等，并在孔口管上安装卸压装置、控水阀门等，当积水区水压大于1.0MPa时必须安装防喷逆止阀。若水压大于2.0MPa，且钻孔需永久保留时必须对钻孔安装双水门。

3 探放水施工技术要求

3.1 钻探前技术要求

（1）钻场应布置在顶板稳定，在且附近10m范围内无任何地质构造，钻场确定后必须对钻场顶板、巷帮进行加强支护，保证钻场附近围岩稳定性不受钻孔施工以及放水施工影响。

（2）钻孔施工前应由矿测量部门现场给定钻孔位置，施工队组必须安排专职的技术人员深入现场，明确钻孔布置数量、钻孔倾角、钻孔深度等。

（3）钻机安装前需对钻场底板进行硬化，保证钻机安装牢固，钻机采用“一车四锚”固定方式，钻机采用专用供电方式，在进行钻孔前必须对钻机进行正反转试验。

（4）对钻场附近施工排水沟以及临时水仓，确保工作面放水后能够正常排水，在水仓内安装两台45kW潜水泵且保证水泵运转正常[4]。

3.2 探放水施工技术要求

（1）在钻孔施工时应准确掌握煤岩层厚度以及换层位置，钻孔每钻进10m必须准确测量一次钻孔深度，终孔前再进行一次测量。

（2）钻孔在施工过程中若发现煤壁片帮、顶钻、塌孔或水量、水压突然增大时，必须立即停止钻进，记录钻孔钻进位置、煤岩层情况，并立即向矿调度室汇报，及时采取有效技术措施。

（3）在探放水施工时应安排专职的瓦检员对钻孔及其附近有害气体检测，若发现钻场瓦斯、一氧化碳超标时，必须立即停止钻进，撤出工作面作业人员，并对钻场采取通风措施，排除有害气体。

（4）在钻孔施工过程中若出现钻孔内高压喷水时，必须采用反压钻进方式，并制定孔口管突出的措施，具体措施如下：①对钻场煤壁施工锚杆、锚索进行加固，并在钻场处支设一排木柱进行顶板加强支护；②对钻场施工一排注浆钻孔，钻孔深度为3.0m，每排3个，钻孔施工完后对钻孔高压注入马丽散，对破碎煤壁进行粘接。

（5）探水钻孔过断层带时且钻孔内有积水时，必须进行放水试验，若孔内无水时必须对钻孔进行压水试验，检测断层带处岩层隔水性能，注水压力必须大于断层岩体所能承受的压力[5]。

4 结论

截止2019 年12 月17 日15102 回风顺槽已掘进到位，巷道掘进至450m 处时进行探放水施工，巷道后期掘进中布置了11 个钻场，共计布置钻孔55 个，钻孔施工总长度为4950m，通过后期掘进现场观察发现，55个钻孔中有24 个为湿孔，31 个为干孔，其中位于710～970m段钻孔放水量最大，共计放水量为2488m3；15102回风顺槽探放水施工后巷道在掘进时顶板淋水量明显减小，淋水量不足1.5m3/h，基本消除了上覆裂隙水患，保证了巷道安全掘进，巷道掘进速度由前期的4.1m/d提高至8.4m/d，取得了显著应用成效。