巷道掘进工作面过封闭不良钻孔防治水技术研究

武二鹏

摘 要：封闭不良钻孔是引起矿井出现安全事故的一个重要方面，305603进风巷工作面遇封闭不良钻孔。采用勘探钻孔查明钻孔导水原因后，进行疏水以及底板注浆工作，并制定了有效的安全技术措施。最后保证掘进工作面以及回采工作面的安全通过封闭不良导水区域。

关键词：巷道掘进;承压水;钻孔;注浆加固

钻探是地质勘探最为常用的技术手段，普遍应用于地质勘探的各个阶段。一般情况下钻孔勘探完毕之后，都应按照相关要求进行封孔，但由于封孔设计、封孔技术条件以及封孔工艺影响，一些钻孔的封孔质量欠佳。当井下工作面揭露到这些封闭不良钻孔，同时这些钻孔与含水层连接时，就会给工作面的正常生产掘进造成严重威胁。

根据有关统计资料，每年因为封闭不良钻孔导致的矿井安全事故发生达到百起，严重影响矿井的安全生产。因此，必须高度的重视。现阶段针对封闭不良钻孔的防治措施一般是施工超前探测钻孔，对前方进行探测，若钻孔出水，不仅可以将钻孔當作疏水孔，而且可以作为注浆钻孔，隔离含水层。

1 矿井概况

山西某矿的可采煤层达到6层，全区可采煤层有3、5、10、15号煤层，2号以及16号煤层局部可采。矿井设计生产能力为300万t/a，采用斜井、平硐开拓方式，目前井下正常生产开采1水2水平5号煤层及3水平10号煤层。根据有关地质勘探资料，现阶段矿井生产涌水主要来至于三叠系承压含水层。矿井在掘进305603回采工作面进风巷时，掘进到设计里程489.5m位置时，一勘探钻孔因封孔不良出现涌水，经过测量，钻孔涌水量达到55m3/h，水压为0.20MPa。为了准确探明该钻孔导通的含水层，在305603进风巷掘进工作面施工勘探钻孔，进行探查，结果表明，该勘探钻孔主要与煤层底板的三叠系含水层连通。

2 疏水降压以及注浆改造

2.1 涌水量计算

巷道掘进遇到封孔不良钻孔，对钻孔的透水量计算可以根据“塞子模型”进行。从封孔不良钻孔内涌出的水看作是封闭钻孔的塞子失去作用，引起承压水涌出。若设定钻孔突水面积为A，水流速度V，则突水量Q的计算公式为：

Q=A×V

根据势能转化为动能原理，设底板承压水水头高度为h，则有下述公式：

，从而水流速度

其中：m表示涌水质量（kg）;K表示突水系数（无量纲）;g表示加速度（9.8m/s2）。

2.2 治理方案

针对305603进风巷工作面出现封闭不良地质钻孔涌水情况，为了确保巷道掘进工作的正常开展，在该进风巷施工3个钻孔，用做疏水钻孔，具体的钻孔布置如图1所示。3号钻孔穿过5号煤层底板的粗砂岩含水层后钻进到底板5m，钻孔的钻进总深度达到96.3m。具体钻孔施工以及钻孔位置如表1所示。

经过12个月的时间的疏水，疏水钻孔中的水量以及水压变化从开始的较快下降到后期缓慢降低。到对钻孔进行封孔前水压降低为0.12MPa，涌水量降低至10m3/h，采用的注浆浆液为水、水泥浆，配合比为1：1，在1t的水泥之中添加约40kg的速凝剂，注浆钻孔总的注浆水泥用量达到4.85t，注浆压力控制在4MPa。

为了验证注浆钻孔的注浆效果，需要施工检查孔，具体的检查孔布置如图1所示，钻孔的终孔位置为该含水层底板下0.7m。经过前期的长时间疏水工作，地下水的水压以及钻孔的涌水量都大幅的降低，检验孔封孔前的水压在1.1MPa，涌水量在9m3/h，注浆参数与疏水钻孔一致，总的注浆量为1t水泥，注浆总耗时为1.8h，注浆压力选定为4MPa。

通过采用探水（疏水）钻孔，检验钻孔以及注浆量情况可以知道，采用疏水以及注浆后，该范围内的含水层水量及压力已经得到了明显的控制，注浆效果明显。疏水以及注浆工作的开展，降低了底板水压，增强了隔水层的强度及承载能力，保证了巷道掘进的安全。

在巷道掘进工作面铺设2趟排水管路，直径分别为100mm、150mm，正常情况下用100mm管路进行排水工作，将掘进工作面积水排出。当工作面涌水量增加时，两趟排水管路同时工作。在巷道内布置2台水泵，排出流量为80m3/h，型号为BQS80-37N，一台工作，一台备用。

2.3 应急措施

工作面涌水量突然增大时，必须将水泵、电源、排水管路处于良好状态，保证备用水泵可以随时可以启动;提前准备好锤子，木锲等材料，必要时对涌水钻孔进行封堵。对钻孔进行封堵之前需要保证掘进巷道顶板完好，支护到位，除水泵之外的机电设备全部处于停电闭锁状态;涌水钻孔附近位置的支撑应到位，保证顶板以及两帮的稳定;若工作面突发涌水时，应在保证自身安全前提下积极采取措施，进行抢救，现场无法进行有效控制时，及时将人员撤离至安全地点，同时启动矿井水灾安全应急预案。

同时加强掘进工作面通风，增强对钻孔附近有毒有害气体浓度监测的频率，随时测量瓦斯浓度，若发现瓦斯涌出异常，及时采用应急措施。

3 总结

305603进风巷掘进工作面掘进时遇到封孔不良地质钻孔，该钻孔直接连通煤层底板承压含水层。采用疏水钻孔进行疏水并对隔水层进行注浆修复，有效的保证了巷道的掘进安全。疏水钻孔经过12个月的疏排，钻孔的涌水量及水压变化呈现出在初期下降较快，后期下降缓慢，最后趋于稳定的趋势。通过疏水工作的开展，有效降低了煤层底板承受到的水压力，并通过钻孔注浆增加了底板的承载能力，保证了掘进巷道的安全。

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