云岗矿8418 切巷有掘必探设计研究

牛 科

（晋能控股煤业集团云岗矿，山西 大同 037017）

1 工程概况

云岗矿8418 切巷位于2#层404-2盘区北部，设计长度95 m，规格为6.2 m×2.8 m，由东向西方向掘进。北部为郭家坡变电站及北五风井，南部为十里河109 国道且地表有高压线通过。工作面埋深76～110 m，南部埋深浅，北部埋深深。北部为303石门，西部为5418 巷，南部为8418 工作面，东部为2418 巷。

8418 切巷煤层厚度为1.79～4.84 m，平均3.3 m。顶板岩性为灰白色砾岩，粗砂岩胶结，砾石成分以石英为主，次为燧石，厚度为10.85 m。底板岩性为灰色细砂岩，成分以石英为主，含白云母片，显示微斜层理，胶结好，坚硬。灰白色粉砂岩，中部夹三层薄层细砂岩，节理构造发育，局部含中粒砂岩及煤线。

2 水患分析

2.1 地面水患情况

8418 切巷掘进区域上覆地表为郭家坡沟和北山住宅区（已搬迁），地表标高为1159～1211 m，最高为1211 m。郭家坡沟为时令河，在雨季期间有雨水汇集，通过裂缝渗入至工作面，顶板出现淋水现象。

2.2 上覆含水层情况

2#煤层顶板存在砂岩裂隙含水层，主要由粗砂岩、含砾砂岩及细砂岩组成，厚约60 m。岩层裂隙发育不均匀，粉砂岩相对隔水。富水性随含水层埋深增加而减弱。以往含水层埋藏浅时，钻孔单位涌水量较大为1.67～2.71 L/s.m，渗透系数为2.93～7.48 m/d；含水层埋藏较深时，一般在70 m 以下，钻孔单位涌水量0.003 7～0.857 5 L/s.m，渗透系数为0.043～0.132 m/d。近几年随着煤炭的开采，云岗组砂岩裂隙水基本已经枯竭，但局部会有顶板淋水的现象。

2.3 老空水害情况

西部为该矿与姜家湾矿矿界，煤柱宽40 m，针对西部采空区，已经施工了有掘必探孔共10 个，其中7 个探孔均通孔无水，其余未通。东部为该矿8301 采空区，煤柱宽20 m，设计4 个验证孔，均通孔无水，应加强对采空区侧的观测，如有透水征兆及时撤人并汇报。工作面下伏为3#煤层，未采，不存在水患，对工作面无影响。

2.4 底板灰岩承压水患及构造水患情况

根据《云岗矿水文地质类型划分报告》资料解释结果，寒武灰岩岩溶水不会对2#煤层巷道开拓造成威胁，故不存在带压开采。根据2418、5418 巷道构造揭露情况，预测工作面内无构造。

综上分析，8418 切巷水文地质情况简单，但在掘进期间，必须坚持“有掘必探、先探后掘”，特编制该设计并贯彻实施。

3 “有掘必探工程”设计方案

通过对8418 切巷区域的水患分析，井下探放水工作应执行“物探先行，钻探验证”的综合探测手段[1-6]，根据探测结果综合分析采掘巷道水患程度后进行钻探验证。

3.1 物探方法

8418 切巷井下区域主要采用瞬变电磁物探、直流电法物探两种。

3.1.1 瞬变电磁物探

采用YCS200 矿用本安型瞬变电磁仪对8418 切巷迎头向里15 m 处前方100 m 半圆范围地层赋水情况进行瞬变电磁探测，超前探测基本测线3 条，每条测线11 个测点，如图1。

图1 超前探测基本测线测点示意图

在巷道掘进头通过调整发射接收线圈，进而可以形成3 条扇形掘进头超前探测的实测剖面，主要用于分别探测煤层正前（图2a）、煤层顶板（图2b）、煤层底板（图2c）。

图2 超前探测的煤层正前、煤层顶板、煤层底板示意图

超前探测100 m，允许掘进距离70 m，并留足30 m 的超前距，如图3。

图3 超前探测循环布置平面示意图（m）

3.1.2 直流电法物探

采用YDZ50 型矿用本安并行直流电法仪进行巷道掘进头前方80 m 范围内导含水构造探测，“三点源法”探测；通过在8418 切巷内向后方循环订电极，形成1 条掘进前方超前探测的实测剖面，如图4。

图4 直流电法物探示意图

3.2 8418 切巷有掘必探钻孔设计

同 层 三 钻， 方 位 分 别 为247 °、270 °、293°，倾角与煤层倾角一致，深度为50 m，允许掘进20 m，在保证安全距离30 m的基础上循环推进，不探钻不允许掘进。如遇特殊地质及水文地质情况，下发补充专项设计。

3.3 探放水钻孔施工技术要求及单孔结构

（1）每次超前探测时，必须将工作面浮煤清理干净，所有钻孔开孔位置均在巷道底板以上煤层中部施工，正前钻在工作面中部，不探钻不允许掘进。

（2）每循环最多允许掘进20 m，待第一组钻孔严格按照设计要求全部施工完毕后，方可掘进；在保证超前距不小于30 m 的前提下，再施工第二组钻孔，依次类推，直至巷道到达设计位置为止，不探钻不允许掘进。

（3）探水工具采用ZY-750 型液压钻机，配套长度1.5 m、直径Φ63 mm 中空钻杆，配套直径Φ75 mm 导向钻头和直径Φ130 mm 的扩孔钻头。

4 安全技术措施

（1）掘进队组必须在巷口位置悬挂地测防治水牌板（包括物探牌板），物探牌板由地质测量部物探专业人员在每次开展井下超前物探后及时填写。在开始探巷之前，要求在巷道低洼处构建水仓，配备一趟4 寸排水管路，同时配备一台45 kW 水泵以备排水，不得滞后工作面50 m。

（2）探钻地点附近必须安装电话，以便及时汇报探钻过程中发生的意外情况和一旦工作面发现透水征兆时，能及时与地面调度室联系、汇报情况，并向受水害威胁区域发出警报。探放水队必须严格按照本设计探钻参数要求进行施工，如遇井下情况特殊确需改变设计时，必须经地质测量部同意后，重新调整钻孔参数，补充钻孔探测设计方案。

（3）探放水队必须在班前会强化员工的防治水意识，真正做到防患于未然。探放水队在每次探钻位置巷道顶板悬挂探巷标示牌，并标明测点前距离，掘进队组必须每班掌握施工进度，保证留足安全距离。

（4）探放水队探通孔如若有水，必须制定专项放水措施，方可进行放水，放水完毕后，应及时用水泥、树脂、木楔等封孔，以免有害气体溢出伤人，酿成事故。探放水孔如有探通无水，瓦检员负责检查探放水孔的气体情况，及时处理有害气体。

（5）探放水孔如没有探通，在掘进后，探放水队用预先准备好的树脂、水泥、木楔封堵在巷道两侧的探孔。地质测量部派专人负责指导探孔的施工，使探孔参数严格符合设计要求。安监站派专人监督，如果发现探钻参数不合格，立即要求停止施工探孔。

（6）地质测量部应及时掌握掘进进尺和安全距离，必须及时下达停掘通知单、探水通知单及允许掘进通知单。每次探测完毕，由探放水队、地质部、安监站、掘进队组相关负责人组织验收，验收合格后在四联单上签字，严格执行单孔验收制度。在钻场附近必须悬挂“有掘必探”记录牌版，探放水人员负责填写探巷参数（位置、方位、角度、钻孔数量、深度），掘进队组负责人填写每日进度，验收合格后，探放水队、地质测量部、安监站、掘进队组相关负责人确认签字。

5 排水及避灾路线安排方案

5.1 排水路线分析

工作面—2418 暗斜井—3#层404-2轨道巷—3#层404-2盘区水仓—3#层404-2轨—材料斜井甩车场—材料斜井—1030 大巷水沟—中央水仓—地面。

5.2 水害避灾路线

当井下巷道发生水害后，必须及时组织人员进行撤退避灾，其水害避灾路线：

工作面—2418 暗斜井—3#层404-2轨（皮）—材料斜井甩车场—材料斜井—地面；工作面—2418暗斜井—3#层404-2皮—南煤北调皮—南配风巷—1030 大巷—副井底—地面；工作面—2418 暗斜井—3#层504-2回—通8#层504-2回风暗斜井—8#层504回—8#层504-1回—404 风井—地面。

6 结论

基于2#层404-2盘区8418 切巷地质及水患情况，在“有掘必探”方案的思想下在8418 切巷现场实施了物探和钻探技术，并制定了针对性的安全技术措施。8418 切巷有掘必探探放水钻孔设计合理，积水易充分探放，巷道掘进中顶板无淋水现象发生，8418 切巷无水害事故发生，说明设计方案合理有效，有效保障了8418 切巷的掘进安全。