祁东煤矿新区巷道区域超前探查技术

摘 要：祁东煤矿Ⅱ三采区为新区，采区中部布置5条下山，施工时各巷道均需执行钻探超前循环探查。鉴于各巷道距离较近，首次实施了区域超前集中探查技术，通过在先掘巷道Ⅱ三采区进风斜井内施工若干钻场，设计水文钻孔及煤层探查孔查明了相邻4个新区巷道区域水文地质条件及煤层赋存情况、瓦斯情况，掩护相邻新区巷道实现安全、高效、连续进尺，也为其它巷道超前变更设计提供了依据，显著缓解了祁东矿掘进接替紧张局面。

关键词：新区巷道;区域超前探查;安全掘進

1 引言

祁东煤矿存在陷落柱发育的复杂水文地质环境，且随着矿井由-600m向深部-800m进行采掘活动，为杜绝巷道误揭陷落柱或隐伏构造导通底板灰岩水造成淹井、淹面及人身伤害事故，底板灰岩水害成为矿井现阶段水害防治的重点[1，2]。为保证矿井安全生产，祁东煤矿Ⅱ三采区新区巷道掘进过程中必须采取物探、钻探超前探查前方及底板水文地质条件及巷道层位，杜绝出现水害及瓦斯事故。如何在满足上述各条巷道安全掘进的情况下，快速、有效施工水文地质钻孔，减少停头次数及影响时间，合理安排工期，实现安全生产，减小祁东矿掘进接替紧张的局面，具有重要的意义[3-5]。

2 Ⅱ三采区概况

Ⅱ三采区位于井田东部，共有煤层10层，可采储量1480万吨，主要可采煤层为61、71、82煤。采区走向长约3019m、倾斜宽约948m，面积约2.6km2，回采标高-600m ～800m。采掘过程中主要充水水源为顶板砂岩裂隙水。灰岩含水层距9煤底板120m，正常情况下，对巷道掘进无安全威胁。

采区中部布置5条下山，其中Ⅱ三采区61煤回风下山布置在61煤底板层位，Ⅱ三采区轨道下山布置在71煤底板、82煤顶板层位，Ⅱ三采区进风斜井西距Ⅱ三采区71煤回风下山、Ⅱ三采区71煤运输下山、Ⅱ三采区轨道下山水平距离分别为55m、93m、130m。

3 区域超前探查技术

3.1 区域超前探查设计

Ⅱ三采区进风斜井超前其它巷道400m，通过在该巷道每隔130m施工的钻场对其它4条新区巷道实施超前探查，探明各巷道前方及底板的水文地质条件、71、82煤的位置及瓦斯赋存情况。现以Ⅱ三采区进风斜井1#钻场举例说明。

在II三采区进风斜井L9点前33m施工1#钻场，钻场完成后按要求布置了排水系统，施工前按设计对各孔进行了放线，采用ZDY-3200S钻机施工。

为超前探明巷道前方所处层位，如图1所示共设计9个水文探查钻孔，根据公式计算巷道底板留设的安全隔水层厚度为10.8m，本次水文探查钻孔在下过II三采区回风下山、II三采区轨道下山最近距离均大于18m，满足计算需留设10.8m安全隔水层厚度的要求。本次探查控制II三采区轨道下山西帮侧帮距为20m，9个探查孔施工范围内无大于30m直径范围的空白带。该处共设计6个地质探查孔，探明其它新区巷道顶板71、72煤的瓦斯情况等。

3.2施工质量控制

3.2.1 地质探查孔带扶正器施工;

3.2.2 水文孔安装防喷孔及反压装置;

3.2.3 水文孔及地质孔施工结束后进行测斜，不满足要求需补孔;

3.2.4 安装视频监控系统，实现过程全控制;

3.2.5 开孔、试压等关键环节地质人员现场监督。

3.3 钻孔施工效果分析

在 II三采区进风斜井共计施工了4次区域超前探查，其中水文钻孔工程量5015m/35孔，地质钻孔工程量3200m/36孔，测斜33个钻孔，超前探查范围约500m。查明了4条新区巷道的水文地质条件及煤层赋存情况。

Ⅱ三采区轨道下山及Ⅱ三采区71煤回风下山已分别安全掘进150m、300m。根据钻探超前探查情况，针对施工坡度调整了Ⅱ三采区71煤回风下山设计。之后通过物探探查，检测到掘进过程中均无水文地质异常，进一步验证了钻探的准确性。而且在施工过程中采用了锚索钻机验证顶、底板煤层层位，与超前探查情况基本一致。

4 结论

通过实施区域集中超前探查，不仅减少了钻探工程量，节省了施工成本，而且方便了钻探期间的施工及安全管理，减少了传统探查方式在各巷道分次施工时钻机设备频繁起拉吊运等安全隐患，显著提高了钻探安全系数与效率。区域集中超前探查不仅查清了各巷道顶、底板煤层层位及瓦斯赋存情况，也对两侧底板及各巷道前方水文地质情况进行了超前控制，为巷道超前变更设计提供了依据，实现了已掘新区巷道的安全高效、生产，显著缓解了祁东矿掘进接替紧张局面。

参考文献：

[1]沈玉旭，康天合，杨永康.深孔预裂爆破坚硬顶板提高初采采出率的研究[J].煤矿安全，2021， 52（02）：188-193.

[2]梁向辉.聚能定向预裂爆破切顶卸压在坚硬顶板综放工作面的应用[J].山东煤炭科技，2021， 39（01）：85-87.

[3]何文帅，党辉，梁思哲，李磊.薄煤层“110工法”成巷质量影响因素分析[J].陕西煤炭，2021，40（01）：68-72.

[4]李丰廷.亿欣煤业坚硬顶板预裂爆破切顶留巷技术与试验[J].煤，2021，30（01）：70-71.

[5]申虎威.井下巷道顶板矿压控制及协同综采技术研究[J].机械管理开发，2020，35（11）：201-203.

作者简介：

杨勇（出生年月1982年1月），男，汉，籍贯：皖濉溪县，学历：本科，职称：工程师，研究方向：地质防治水

（安徽恒源煤电股份有限公司祁东煤矿，安徽 宿州 234000）