高承压水巷道安全掘进技术研究与应用

卢永战

摘 要：亨健公司X采区水仓属于高承压水巷道，巷道在掘进过程中，通过采取疏水降压、加强围岩支护、提高该水平防排水能力等一系列措施，取得了良好的应用效果，确保了巷道的安全掘进。

关键词：防治水；承压水；安全掘进；疏水降压

中图分类号：TD745 文献标志码：A

亨健公司X采区水仓（巷道底板标高-335m），超前探测过程中，探测钻孔出水，经进一步探测发现，X采区水仓掘进地区主要受2号煤底板下野青灰岩，及巨厚h3火成岩承压含水层的威胁。根据X采区已开拓巷道、勘探钻孔、水文观测孔探测等资料分析，该地区野青灰岩含水层距离2#煤层底板平均厚度为34.3m。h3火成岩距离2#煤层底板平均厚度为48.6m，水位-56.9m， X采区水仓底板承受水压为2.82 MPa，且探测发现一条横跨水仓全区较大落差15m断层，使水仓基本全区地层抬起，水仓底板至火成岩间距急剧减少而变薄，安全隔水层厚度不够，X采区水仓地区底板下距火成岩实际平均厚度25m，最大突水系数达0.15，超过了相关规定要求，属于高突水系数巷道。

同时，因在X采区水仓掘进前，X采区泵房已经掘进完成，如对X采区水仓进行重新选址设计，则X采区泵房位置设计也将会变动，从而造成大量已掘巷道的浪费，另一方面因X采区开拓巷道布置密集，重新对水仓进行选址较困难，从而该方案不可取。因此，必须通过采取相关的技术方案，降低巷道掘进过程中的突水系数，确保巷道安全掘进。

1 高承压水巷道安全掘进技术方案

1.1 实施疏水降压，降低水仓巷道底板压力

为了保证巷道的安全掘进，必须降低掘进地区承压水的压力，从而降低突水系数，经计算，要保证X采区水仓掘进过程中，突水系数达到《煤矿防治水规定》中要求时，必须保证水仓底板承受的水压低于0.98 MPa，也就是说只要在水仓掘进区域范围内水仓底板h3火成岩水压在0.98 MPa以下就是安全的。为此，亨健公司结合X采区地质条件及现场情况，在X采区泵房打设了观测孔及放水孔。其中有F-3#、F-6#两个放水孔及F-5#、J-2#水压观测孔。放水孔通过中排水直接通过疏水管路排出，两个放水孔总放水量在130m?/h左右；观测孔外端接压力表，以便于随时观测承压水的压力。通过现场观测可以看出，放水孔疏放水以后，X采区水仓掘进地区底板承压水压力显著降低，达到了0.98MPa以下，因此满足突水系数要求。在巷道掘进过程中，必须保证疏放水孔的正常、持续疏放水，对此应制定相关技术保证方案及要求：

（1）在水仓掘进过程中除了正常疏放水保持安全水压在0.98 MPa及以下，还必须采取超前探测措施，进行探查掘进前方导含水构造及对地质异常体及时分析，确保水仓区域安全掘进。

（2）-335m水平正常排水能力应能保证在200 m?/h以上，最小排水能力不低于400 m?/h，并保证放水孔不间断稳定疏水量达到130 m?/h。确保放水孔至排水点疏排水畅通。

（3）放水阀门必须由专人管理，没有技术部门允许，任何人不得随意开关阀门。

（4）要求施工人员每班派专人观察观测孔压力表压力，当发现水压超过规定值或有明显变化时，必须立即停止掘进，并立即通知相关技术部门。

1.2 提高-335m水平排水能力及排水安全系数

（1）完善-335m水平排水系统，提高排水能力

为了满足-335m水平正常排水能力在200 m?/h以上，最小排水能力不低于400 m?/h的要求，在-335m水平车场设立了临时水仓，水仓处安设4台水泵，水泵额定排水能力总量为765m?/h，水泵排水效率按70%计算，-335m水平排水能力为535 m?/h，满足排水需求。在X采区轨道下山安装两趟排水管，-33m水平排水经-335m车场水仓，通过管路排到上水平水仓内，最终排至地面。

（2）提高排水系统安全系数

①加强水泵及排水管路检修维护工作

为了提高X采区排水系统安全系数，储备了备用泵，以便在水泵故障时能及时更换，另在生产过程中，要加强水泵与输送管路的检修工作，并定期对水泵进行切换实验，确保各水泵均处以完好状态。

②采用双电源供电，提高供电系统安全性

对X采区排水泵采用了双电源、“三专”供电，采用专用电源、专用线缆、专用开关，提升了排水供电系统的安全性。

1.3 加强掘进过程中防治水管理

（1）掘进过程中防治水要求

①掘进过程中，必须每班派人对观测孔压力及放水孔管路排水口水量进行观测，发现观测孔水压大于0.95MPa或排水口水流量发生明显变化时，必须停止掘进，并撤出人员，并及时向相关部门汇报。

②掘进时，发现探眼中有水渗出，煤壁挂红、空气变冷、顶板来压、出现雾气、有水叫声、顶板淋头水加大、底板鼓起或产生裂隙出现渗水等突水预兆时，必须立即停止工作，撤出工作面所有人员，并及时向调度室汇报。

③按照预计涌水量的要求配备排水设备，水沟必须跟头，以保证疏水畅通。

1.4 提高巷道支护质量，减少巷道围岩变形

（1）加强临时支护，防止巷道顶板冒落

巷道采用初喷及金属铰接式可调前探梁作为临时支护。巷道爆破后，立即对巷道进行初喷以封闭围岩，防止围岩风化，初喷完成后，采用金属铰接式可调前探梁作为临时支护，对巷道进行正规支护。

（2）提高巷道支护强度，减少围岩变形

X采区水仓采用锚网索喷支护作为永久支护。巷道顶锚索间排距1.6m×1.6m，每排3根，锚杆减排距为0.8m×0.8m，待巷道顶板破碎或托顶煤掘进时，应及时调整支护参数，或用锚索替代锚杆支护。同时，为了减少巷帮变形量，在该巷道施工过程中，增加了帮锚索及底角锚索的布置，帮锚索每排2根/帮，间排距1m×1.6m，呈三花眼布置；底角锚索每排1根/帮，距巷道底板250mm，与巷帮垂直方向呈30°角斜向下，排距1.6m，与帮锚索呈五花眼布置。支护网片采用开放式钢筋网片，连网、铺网时，网片要铺设整齐，必须正面铺设，做到每格必连，用自身钢筋捆绑，网片要尽可能紧贴初喷浆体面，保证网片有一定的预紧力。

巷道总喷浆厚度要求不得小于150mm，初喷厚度不小于50mm，二次喷浆前对巷道支护质量进行验收，验收合格后方可喷浆。基础深度不小于100mm。

（3）加固巷道底板，提高底板承压力

为了提高巷道底板强度，对该地区及后路巷道底板进行了注浆加固处理。底板注浆孔排距1.5m，间距1m，距两帮不超过1m，设计为垂直孔，孔度7m～7.5m，钻孔采用ZLJ537型钻机施工，钻孔施工完成后，在钻孔口下Φ89mm套管2m，并采用ZBQ-27/1.5型注浆泵对钻孔进行注水泥浆作业，水泥浆中可适当添加水玻璃，其中水泥按水灰比0.5∶1～1∶1控制，水玻璃根据注浆情况进行适量增减，但应保证占水泥重量3%以下，也可适量添加速凝剂来代替水玻璃。注浆终压不低于2.5MPa，若发现跑浆严重，可采用间歇式注浆，提高底板的整体性，增强了底板的承压力，减小了巷道底板的变形，保证了巷道的安全掘进。

结语

通过上述技术方案地实施，有效降低了X采区水仓底板承压水压力，降低了巷道突水系数，提高了巷道安全掘进水平。巷道掘进过程中，底板承压水层压力、巷道变形量均滿足了设计要求，掘进安全得到了有效地保障。

参考文献

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