综合探测手段在掘进工作面过小窑影响区中的应用

王帅帅

(山西晋城煤矿业集团凤凰山煤矿，山西 晋城 048007）

小窑私挖乱采一直是困扰着煤炭安全生产的难题。如小窑关闭后，不再进行排水治理，关闭的小矿将成为涌水聚集区，为矿井安全生产埋下了隐患。

晋煤集团凤凰山矿是一座设计开采能力为400万t/a的大型现代化矿井，由于历史原因凤凰山矿周围小窑林立，这些小窑或因资源枯竭被迫关闭或在资源整合中被兼并重组。凤凰山矿在布置一五三盘区XV3307工作面期间，掘进回风巷时所施工的超前探眼与前方小窑巷道探透出水，开始制定措施通过小窑影响区。

在通过小窑影响区的过程中，综合运用了物探、钻探、化探、测量及地面调查等手段进行立体探测，为工作面过小窑影响区提供了技术保障。

1 工程概况

XV3307工作面位于凤凰山矿一五三盘区，属于15#煤水平，盘区内布置三条盘区巷道，分别为一五三盘区轨道巷、皮带巷、回风巷。XV3307工作面位于一五三盘区回风巷北侧，设计一进一回两条巷道，分别为XV3213巷（进风巷）与XV3214巷（回风巷），如图1所示。

XV3307工作面上方为9#煤老窑区、IX4304采空区及小窑区，3#煤为3313工作面采空区、东风煤矿及南山煤矿采空区；上覆未被破坏的含水层主要为K2石灰岩，其为弱含水层，裂隙基本不发育。距一五三盘区回风巷474m处XV3214巷东侧30m处（工作面内）有一小窑井筒1；距一五三盘区回风巷571m处XV3213巷东侧164m处有一小窑井筒2。

图1 XV3307工作面布置图

2 过小窑空巷施工状况

（1）XV3214巷超前探眼出水情况

XV3214巷在掘进至距巷口578m时，钻探队施工的超前探眼（3#孔）与巷道前方小窑巷道探透出水，出水量约3m3/h。钻探队当班施工人员立即将钻探情况（见空、出水）详细汇报矿调度，并取水样进行化验，结果显示所取水样为老空水。掘进队组停止向前掘进。截至第二日早班钻孔出水水量仍为3m3/h。

（2）XV3214巷排水系统

①巷道内铺设两趟6寸排水管路，其中一趟距巷道迎头不小于20m，另一趟距巷道迎头不小于50m.

② 距一五三盘区回风巷380m处有一容积为30m3的集中水仓，安装3台45kW离心泵，通过2趟6寸管向外排水；

③现有排水系统可以满足80m3/h的排水要求。

（3）XV3214巷迎头探放水施工措施

①将机组退至距巷道迎头40m位置，将两趟排水管路均接至距迎头20m处。

②在距迎头7m处巷道低洼处掘3×1×1.5（m）水仓，水仓内安装15kW、30kW水泵各一台，热备15kW、30kW水泵各一台，热备水泵接入系统，热备开关吊起至距巷道底板0.5m位置。

③另行制定探放水设计，并严格按设计进行施工。钻孔设计图纸见图2。

④使用ZDY1200S型液压钻机进行钻孔施工。

⑤钻孔施工前对巷道迎头进行了封帮，并进行注浆加固。

⑥施工时钻孔孔口安装长11m,Φ108mm的孔口管，孔口管前方安装直通闸阀。

⑦孔口管安装好后按照相关规定进行耐压试验。

⑧打钻时钻杆通过闸阀进行钻进施工，钻孔与空巷探透后，不得拔出钻孔，应先进行观察，待水量稳定且出水量在排水能力范围内时方可卸掉钻杆，满孔放水。

⑨钻孔总出水量控制在80m3/h以内。

图2 针对见空出水探眼制定的探放水钻孔设计

（4）巷道迎头探放水情况

巷道内排水系统到位后，钻探队共在巷道掌面施工探放水钻孔4个，具体施工情况见表1。

表1 XV3214巷578m处掌面探放水钻孔施工参数

钻孔全部施工完毕后总出水量在7～29m3/h之间，钻孔施工完毕后经过捅孔，出水量最大为50m3/h，放水持续时间为20d，最终钻孔总出水为2m³/h。

（5）XV3214巷探放水钻场探放水情况

从巷道迎头探放水情况（巷道左帮钻孔未见空，右帮钻孔出水量、水压最大），结合调查结果（巷道前方有三条小窑空巷，与XV3214巷夹角大约为30°）分析，积水是从巷道前方右帮流向巷道正中并经探眼流出。根据以上情况分析，若在巷道右侧施工较长的钻孔即可将水流截流，可大大减轻巷道正前出水压力。我们在巷道掌面退后15m巷道左帮掘了一个4×4（m）钻场，在钻场内进行钻孔施工，共设计a、b、c、d、e 5个钻孔，见图3。

图3 探放水钻场钻孔设计图

在探放水钻场内施工前，首先对探放水钻场三面煤帮及迎头至探放水钻场进行注浆加固。注浆加固前采用7655气腿式钻机进行钻孔，钻孔深度2m，成孔孔径43mm，钻孔密度为3个/m2。注浆用材料为A、B料。钻场注浆加固完成后，按照d、c、b、e、a的顺序进行施工。

实际施工时仅施工钻孔4个，未施工a孔。具体施工情况见表2。

表2 XV3214巷563m处探放水钻场内钻孔施工参数

钻孔施工完毕后仅b孔出水，水量较大时出水量在15～45m3/h之间（维持时间大约为26h，之后水量减小为2m3/h并保持稳定），出水量最大为45m3/h，放水持续时间为8d，最终钻孔总出水为2m³/h.

（6）综合探放水效果分析

探放水场钻孔施工完成2d后，巷道迎头钻孔及钻场内钻孔出水总量减小为6m³/h以下。本巷道迎头钻孔及放水钻场钻孔共计放水20d，总放水量为 8344m³。

探放水钻场内b孔施工完成见空出水后，巷道迎头钻孔出水有一定量的减小，由此可分析通过在探放水钻场内施工钻孔对水流有一定的分流作用。由于探放水钻场内钻孔施工到位后前方小窑空巷内积水已所剩不多，故本次施工探放水钻场钻孔后，对迎头钻孔出水分流效果不明显。

通过在钻场内施工放水钻孔，可有效增大放水总量，便于巷道管理，而且相较于在巷道迎头增加钻孔数目而言，不会使得巷道迎头钻孔密度太大导致迎头煤体整体性遭到破坏，而对巷道安全造成威胁。

本次探放水整体取得了良好的效果。

3 过小窑空巷经验

巷道迎头及探放水钻场总出水量减小至4m³/h以下时，掘进队组开始向前掘进。排水设施及时跟进，超前探仍执行加密探测，钻探队探50m，掘进队组向前掘进10m，并且掘进队组每向前掘进1.5m,在巷道迎头距两帮0.5m处向前探测3m,以防钻探钻孔发生漏探。

向前掘进23m后钻孔中孔3.5m见空，之后掘进队组连续揭露两条小窑空巷，揭露小窑空巷后掘进队组立即对小窑空巷与XV3214巷交叉处进行了加强支护。并对巷道进行了封闭。

揭露空巷后，经过排瓦斯及气体检查等程序，由通风区派专人陪同地测部测量组对巷道进行了测量，采用罗盘与钢尺进行测量，绘制出了小窑空巷内部情况图，见图4。

4 后期巷道掘进相关经验

为最大限度地保留回采煤柱且彻底甩掉小窑空巷影响区域，根据绘制的小窑空巷内部情况图，及时调整工作面设计，施工小切眼以甩掉小窑空巷影响区域。

4.1 小切眼施工经验

由于小切眼位于小窑空巷影响区域范围内，为多保留煤柱且彻底甩掉小窑空巷影响区域，小切眼施工长度只能由探测数据决定，边掘边探，随时拐小回风巷。

图4 XV3214巷巷道前方小窑空巷实际勘查结果图

4.2 小切眼施工时的超前探施工

小切眼施工时除在巷道迎头施工加密探测的5个探眼外，另外在距迎头1m巷道右帮垂直巷帮施工一个探测眼，用以判断是否通过小窑影响区域。垂直巷道探眼施工50m，一旦出现50m范围内全部是煤后，立即对迎头封帮并加固，使用ZDY1200S型钻机进行探测。若探测结果显示钻孔100m以后仍然不见空且无水，则立即拐小回风巷；若探测结果显示钻孔100m之内见空，则小切眼继续向前掘进直至完全甩掉小窑空巷。XV3307工作面最终巷道布置图见图5。

5 结论

（1)）通过综合运用矿井物探、钻探、化探、测量及调查等手段为掘进工作面顺利通过小窑空巷影响区提供了安全保障，并为工作面的布置提供了决策依据，发挥了地测“眼睛”的作用。为今后类似情况提供了经验借鉴。

（2）必须严格执行“有掘必探、有采必探、先探后掘、先治后采”的防治水原则。在工作面过小窑巷道期间必须做到高度重视，各专业相互配合，综合运用好钻探、物探、测量及地面调查等技术手段，大胆创新，决策有据，这样才能保证安全生产。

图5 XV3307工作面最终巷道布置图