8303 进风巷综合防治水技术措施应用分析

闫 静

（山西省新景矿煤业有限责任公司， 山西 阳泉 045000）

1 8303 进风巷概述

8303 进风巷位于525 水平，工作面标高468～514 m，埋藏深度为445～530 m。施工巷道位于佛洼8号煤采区东部，东为8302 采空区，南为太旧高速保护煤柱，西为8304 工作面（未掘），北为采区大巷。本工作面上覆3 号煤层7205、7203 工作面已采，上下其余煤层均未开采。

8303 进风巷掘进煤层为8 号煤层，平均厚度为平均厚度为2.0 m，施工区域煤层倾角在3°～11°范围，煤层之上为泥岩直接顶，厚度11.05 m，灰黑色，厚层状，致密、性脆，中夹薄层细砂岩。

8303 进风巷巷设计长度为1 300 m，巷道设计断面规格为宽×高=4.5 m×3.5 m，施工巷道采用全断面一次机掘施工，截止目前巷道已掘进230 m。

8303 进风巷掘进至210 m 处巷道顶板出现局部淋水现象，平均涌水量为3.5 m3/h，随着巷道开拓延伸，受开挖应力及顶板淋水影响，巷道掘进至219 m 处时顶板破碎严重，出现局部冒落现象，且顶板涌水量加大，巷道掘进至230 m 处时平均涌水量达4.7 m3/h，不仅制约着巷道掘进效率，而且严重威胁着巷道施工安全。

2 水文地质条件分析

2.1 地表水

8303 进风巷对应地表处无河流、湖泊且地表无大的裂隙、地沟等，且晋城地区全年雨季集中在6月—8 月份，全年平均降水量不足400 mL，雨季短降水量少，地表水对巷道掘进影响小。

2.2 含水层水

1）顶板。根据新景矿地测部提供资料显示，8303进风巷上覆岩层含有K8 砂岩裂隙含水层组；砂岩为细、中粒，成分以长石、石英为主，富水性较弱，据五—2 孔抽水资料，其渗透系数K=0.001 73 m／d，单位涌水量q=0.000 45 L/（s·m）。K8 砂岩含水层将对井田内开采(特别是西部、西北部)造成影响，由于含水层富水性差，而且透水性又不好，故而这种影响在初期开采影响是不大的，在开采到一定深度后，由于放顶垮落造成的大量的裂隙，使其透水性增强后，这种影响将会增大。

2）底板。8303 进风巷底板主要以石灰岩、泥灰岩混合岩溶裂隙含水层为主，平均涌水量0.865 L/（s·m），渗透系数1.284 m/d，由于该含水层水位标高位+795～+797 m，而8303 进风巷水位标高为+838 m，高于含水层，所以巷道掘进过程底板含水层对巷道掘进影响小[1，2]。

2.3 其他水源

1）小窑水。8303 进风巷周边无小窑，8303 进风巷掘进期间不受小窑（老空）水影响。

2）四邻关系。8303 进风巷北为实体煤，东与8302 采空区巷相邻，间距为210 m，且巷道无积水，8303 进风巷掘进期间不受四邻水害影响

根据水文地质情况及相邻工作面采掘分析，8303 进风巷工作面涌水水源主要为K8 砂岩裂隙含水层，砂岩含水层水主要通过施工锚杆、锚索眼及岩层裂隙导水进入工作面。预计掘进期间工作面平均涌水量达7 m3/h，最大涌水量达15 m3/h[3]。

3 综合防治水技术措施

3.1 防治水设备选择

8303 进风巷物探选用YCS512 型瞬变电磁仪或YCS40 型瞬变电磁仪进行探测；超前钻探时采用型号为ZY-1150 钻机配套长度为1.2 m，直径为63 mm钻杆以及直径为75 mm 钻头联合进行钻孔施工。

3.2 瞬变电磁法物探设计

1）瞬变电探测设计深度为100 m，允许掘进70 m，预留30 m 超前距可作为闭合管理区（重叠区），在本次物探范围内掘进至70 m 后，衔接下次物探，即每次探测100 m 掘进70 m，依次循环探测。

2）瞬变电磁法探测测点布置于顺槽巷道迎头，发射、接收线框沿巷道前方顶底板以30°仰俯角布置。发射线框采用1.5 m×1.5 m 矩形回线。物探时主要从水平和垂直方向进行探测，水平方向主要探测巷道水平两侧及前方含水层，垂直方向主要探测巷道顶底板以及前方含水层。

3）工作面仰角及俯角30°方向从左到右分别依次布置11 个测点，测点成扇形布置，测点间夹角为5°，两帮测点与巷帮夹角为50°，如图1 所示；为了提高物探效果，物探时必须实现物探循环闭合。

图1 瞬变电磁法探测测点布置平、剖面示意图

3.3 超前钻探设计

3.3.1 钻孔布置参数

8303 进风巷掘进期间工作面布设3 个探孔，探孔呈扇形布置于巷道中，一个中心眼，二个外斜眼，编号为1 号、2 号、3 号。其中1 号、2 号、3 号探孔布置间距为1.0 m，距底板1.5 m 处，倾角为10°，终孔位置位于。超前钻探距离为100 m，允许掘进70 m，留设30 m 超前距，超前距与帮距相同，如图2 所示。

图2 8303 进风巷探水钻孔平面布置示意图

3.3.2 孔口管安装

由于顶板含水层预计水压为0.5MPa，根据根据《煤矿防治水细则》第四十八条规定，水压大于0.1 MPa时探水钻孔必须安装孔口套管。

1）首先对仰斜钻孔进行扩孔施工，扩孔直径为120 mm，由于8303 进风巷直接顶主要为砂质泥岩，钻孔扩孔终孔位置位于顶板稳定岩层内即可，所以确定封孔长度为11 m。扩孔后对钻孔内安装四节长度为3.0 m，直径为89 mm 地质钢管，管与管之间丝扣式连接[4,5]。

2）孔口管安装后及时采用P042.5 水泥与专用外掺剂配比为1.5∶1.0 混合液进行封孔处理，注浆压力为1.4 MPa，注浆凝固时间不得低于2 h，注浆后在封孔管外露端安装法兰盘及闸式阀门，法兰盘采用两根锚杆进行固定，如图3 所示。

图3 8303 进风巷探水钻孔封孔剖面示意图

3）孔口管注浆固结完后48 h，做耐压试验。用Φ65 mm 钻头扫孔超过原孔深0.5 m，然后采用高压胶管连接注浆泵向钻孔内高压注水，注水压力不低于4 MPa，注水耐压试验不低于30 min。耐压试验期间应严格观察孔口管四周煤体渗水情况，发现孔口管窜动、煤体渗水时必须重新封孔。

3.4 安全注意事项

1）钻机安装必须平稳牢固，不得随意摆动。在每钻进1 h 左右对钻机底座、油量、牢固性等进行检查，发现问题停机处理

2）在钻孔施工时第一个孔退钻完成后，钻机调整方位施工第二个孔时，必须将电源闭锁后，才能松开液压支柱移动钻机；方位调整准确后，将液压支柱打实、打牢靠，方可启动电源进行施工。

3）在钻孔施工过程中应定期对钻机表面、变速箱油、泵站邮箱液压油温度进行检查，若钻机表面温度＞45 ℃，变速箱油温度＞40 ℃，泵站邮箱液压油温度＞50 ℃时，必须立即停机冷却。

4）钻孔在施工期间，发现煤体破碎、钻孔塌孔严重、钻进压力大以及有喷钻现象时，必须立即停止钻机，详细记录钻机深度，立即向矿调度室汇报，同时在钻孔周边施工校验孔，查明原因。

5）开钻时要有专职瓦检员在场监测瓦斯及一氧化碳等有毒有害气体；打钻期间，必须在钻机上方悬挂数瓦，钻机司机必须随身携带数瓦，瓦斯浓度如达到0.5%或钻孔中发现其他有害气体时，应立即停止钻进，切断电源，撤出钻场及附近所有施工人员。

4 结语

新景矿地质测量部针对8303 进风巷前期掘进过程中巷道出现涌水现象，分析了主要充水水源，并采取合理有效的防治水技术措施，取得了显著成效。

1）通过对施工巷道瞬变电磁法物探后，明确了上覆岩层积水分布范围，主要分布在施工巷道357～484 m 段、730～811 m 段、940～987 m 段，积水面积达1.27 万m2，共计积水量达5 766 m3。

2）巷道在掘进过程中共计施工27 个探水钻孔，其中12 个为湿孔、15 个为干孔，共计放水量为5 721 m3，探放水施工后在后期掘进过程中顶板未出现淋水现象，基本消除了上覆岩层积水隐患，保证了巷道安全掘进。