掘进巷道超前探放水施工设计

吕谷威

（晋能控股煤业集团惠阳煤矿，山西 晋城 048100）

晋能控股煤业集团惠阳煤矿15111运输顺槽掘进工作面位于井田一采区的东南部，西部为15111工作面，东部为15113工作面，南部为实体煤，北部为东辅运大巷。

15111运输顺槽设计长度为1 340 m，巷道设计断面规格为宽×高=4.2 m×2.8 m，巷道掘进煤层为15号层，煤层厚度约1.3~3.6 m，平均厚度约1.86 m，部分发育0~1层夹矸，矸厚0.10~0.35 m，结构简单。老顶为K2灰岩，直接顶为黑色泥岩，底板为泥岩，老底为灰岩。煤层的物理性质：黑色，条带状，亮煤为主，夹带状镜煤，呈条带状结构和层状构造，煤层比较稳定。1511运输顺槽采用综合机械化掘进工艺，截至目前巷道已掘进650 m。

由于15111运输顺槽上覆为K2灰岩含水层，与巷道顶板层间距为25~32 m，受巷道采动影响，巷道顶板裂隙发育，从而产生涌水通道，导致巷道掘进前期顶板出现淋水现象，最大淋水量达4.5 m3/h，严重威胁着巷道安全快速掘进。

1 巷道探放水施工设计

为了降低上覆含水层对巷道掘进影响，惠阳煤矿决定对巷道采取探放水施工设计。

1.1 探水设备

1）15111运输顺槽主要采用ZLJ650型钻机进行探水钻孔施工，该钻机配套长度为1.5 m，直径为63 mm的中空钻杆，直径为75 mm的导向钻头以及直径为128 mm的扩孔钻头。

2）钻孔封孔时主要采用每根长度为3.0 m，直径为108 mm的PVC孔口管；注浆主要采用ZBQ型气动注浆泵，注浆材料采用聚氨酯化学材料。

1.2 钻孔布置参数

1）15111运输顺槽巷道掘进期间对工作面迎头共计布置5个探水钻孔（1#、2#、3#、4#、5#），钻孔布置在距顶板1.5 m处煤壁上，每排钻孔成一字型布置，钻孔间距为1.0 m。

2）探水钻孔深度为100 m，钻孔直径为75 mm，所有钻孔以20°仰角布置，其中1#钻孔水平角为0°，2#、4#钻孔水平角为6°，3#、5#钻孔水平角为12°，如图1所示。

图1 15111运输顺槽探水钻孔布置平剖面示意图

1.3 钻孔封孔工艺

1）钻孔深度达10 m后停止继续钻进，并及时更换采用直径为128 mm的扩孔钻头进行扩孔施工，扩孔深度为10 m，扩孔后钻孔直径为130 mm，扩孔时应保证扩孔孔壁完好，扩孔完成后对孔内煤屑及时进行清理。

2）钻孔扩孔完成后在扩孔段安装四根孔口管，在孔口管两端处分别安装一个环形封孔器，在孔口管外露端分别安装压力表、阀门，如图2所示。若煤壁片帮严重时可采用锚杆将孔口管阀门等固定在煤壁上。

图2 15111运输顺槽探水钻孔封孔平面示意图（mm）

3）孔口管安装后在孔口管与孔壁之间插入一根长度为4.0 m，直径为12 mm的注浆软管，注浆软管外露端与ZBQ型气动注浆泵连接并进行注浆施工，注浆时注浆压力为1.5 MPa。

2 安全技术措施

1）在探放水前必须对钻场围岩进行加强支护，为了防止水压冲击作用导致顶板垮落，在工作面迎头支设两排单体液压支柱，每排4根单体柱，排距为1.5 m，间距为1.2 m，第一排单体柱支设在距工作面迎头0.5 m处，单体柱支设后必须保证与顶底板接触严实。

2）为了防止巷道出现涌水事故，探放水施工前需在距工作面30 m处施工一个临时水仓，水仓有效容积为20 m3，在水仓内安装一台45 kW的卧式潜水泵，并采用管路与采区水仓连接。

3）探水钻孔在施工期间必须由专职的探放水技术人员进行现场指导，钻场内钻孔布置数量、钻孔方位角、深度、倾角等技术参数必须符合探放水设计要求，钻孔施工过程中应详细记录钻孔内岩性变化情况。

4）由于15111运输顺槽上覆含水层水压达1.2MPa，所以为了保证探放水过程的安全性，探水钻孔孔口处必须安装卸压装置、控制阀门以及钻杆逆止阀等安全设施。

5）在钻孔施工过程中若发现钻进煤体松软、顶钻等现象时，必须立即停止钻进但不得拔出钻杆，并向调度室及时进行汇报，采取合理有效的措施后方可继续钻进，在放水过程中若出现水压加大现象，必须在孔口处安装防喷装置。

6）在钻孔施工、探放水施工期间必须安排专职的瓦斯检测人员对钻场及钻孔内有害气体进行检查，若放水期间发现有害气体异常时，必须立即停止施工，将钻场附近所有人员撤出上风口处，并通知通风区采取有效措施排除有害气体。

3 结语

截止目前15111运输顺槽已掘进到位，15111运输顺槽在后期掘进过程中共计施工6个探水钻场，30个探水钻孔，其中有19个为湿孔，11个为干孔，共计放水量为3 277 m3。在巷道探放水施工后的掘进过程中，顶板最大淋水量控制在1.04 m3/h，解决了上覆含水层水患影响，保证了巷道安全快速掘进，取得了显著应用成效。