采準巷道開挖中的超前探水設計及問題對策探討

張龍

摘 要：本次研究主要是針對銅綠山礦I2 號礦體的兩條采準巷道的開挖過程進行分析探究。該工程中常常出現涌水涌泥的情況，這就需要加強超前探水方面的預警機制，對開挖過程中出現的斷層、破碎帶、民采空區進行安全措施上的防護，對巷道內的含水含泥情況進行統計分析，以減少該作業的淹井隱患為初衷，提高工程的安全性和經濟性。

關鍵詞：超前探水；巷道開挖；探水鉆孔；安全性

近幾年，礦井安全問題成為社會關注的焦點事件，水害問題威脅著礦山作業的進程，屬于重大事故之一。礦井的涌水涌泥問題主要是指在井巷作業的過程中，含水層受到斷層、裂隙等地質因素的影響，繼而出現突水事故。在事先缺乏準備的情況下，對井底相關操作人員的人身安全造成了危害。本文將結合銅綠山礦I2 號礦體，對采準巷道開挖過程中的超前探水設計進行分析，力求得到較好的操作方案。

1 工程概況

銅綠山礦I2 號礦體位于湖北省大冶市，是矽卡巖-高中溫熱液礦床的一種。其礦體主要存在于巖漿巖與三疊系接觸帶的含云母透輝石矽卡巖之中。通過對礦體的初步研究，我們判定采準巷道所在的巖層具有較高的含水率，整體強度不高，屬于較差的巖層。在以往開采的過程中由于缺乏整體性認識，使部分巷道受到了嚴重的損害，且沒有進行養護工作。而I2 號礦體的斷層部位較寬，暫未探明填充物，即可能含有水、泥。因此，斷層將對巷道開采的安全性造成極大的干擾。同時，該礦山受到了民采的長期影響，可能有民采空區。當民采空區含有水、泥時，極容易引發淹井災害。此外，相關資料表明I2 號礦體圍巖有大理石，即可能存在溶洞。故，在開采過程中需要采用邊探邊挖掘的形式，并針對巖性的特質采取不同的支護手段。

2 采準巷道開挖中的超前探水

2.1 超前探水適用范圍

明確超前探水的使用領域和范圍是一項基礎工作。在地下開采的相關工程中，通常會面臨在高水位下施工的情況，這就需要我們進行超前探水，即針對突水地段使用超前鉆孔探水，能夠體現先探后掘的施工原則，保證礦井作業的安全性。I2 號礦體的采準巷道附近發現了導水的破碎帶，且存在滴水問題，與此同時，在進一步的探究中發現-185m處疑似出現底鼓現象，情況較為復雜。

2.2 超前探水鉆孔的選擇

就目前情況而言，南坑的積水面積較大，且水面標高為-112m，斷層位置的標高為-206m。因此，我們得知斜井和斷層的交匯位置可能為最大水壓處。相對的，在-246m處，巷道和斷層也發生了交匯，且最大水壓為12.94×105Pa。根據行業的相關規定，選用中深鉆孔進行超前探水作業能夠為采準巷道開挖提供安全上的保證。

2.3 超前探水參數

采準巷道的縱向斷層面上可分為4個段落，每段7.5m。我們假定需要打4個鉆孔，每個鉆孔都分布在分段點上，即可以實現巷道周圍8m內不會出現徑度大于7.5m的積水區，從而保證的井底作業的安全性。其探水鉆孔參數如表1所示。此外，鉆孔的口徑應該根據實際情況來決定，且受到積水量和水壓的影響。常用的范圍在45～75m之間，且最大不會超過90m。在需要取心采樣的時候，可以適當的放寬口徑大小。

2.4 探放水施工步驟

超前探水設計能夠為礦井工程中出現的涌水事件提供可靠的技術支持。首先，我們要確定在斷層結構中是否含有水體，且斷層與水體之間是否存在著直接的水力聯系。當我們判斷斷層屬于導水層時，需要進行超前探水的相關試驗，并在此基礎上進行巷道的開挖工作。此外，在穿過矽卡巖和破碎帶時，我們必須進行全斷面的支護，著重關注礦工在開采巷道時的底板弧形，盡可能地避免底鼓現象。最后，我們還要加強對地表溶洞和民采空區的探明。與此同時，要對礦體的邊界進行核查。

針對銅綠山礦I2 號礦體的采準巷道開挖工程，我們需要使用中深孔沿著巷道的方向進行探水試驗，隨后再使用淺孔對近范圍內加密。當加密孔完成后且沒有出現漏水異常時，可以對巷道進行下一步的挖開作業。由于該礦山的巷道為斜井、巖層的含水率較高，且斜井離南坑底板的位置較近，針對該類特殊情況，我們認為鉆孔方向應為仰角大約16°左右的位置，且炮孔的底孔應該高出孔口2.7m左右。但是由于難度系數較大，會對永久礦柱帶來一定程度的損害。

2.5 探水可能結果及其相關應急措施

一方面，我們要分析斷層的含水問題。在超前探水的過程中，一旦打到斷層部位就會有水從鉆孔周圍流出。在放水的一段時間里，若水壓并未下降，我們則認定為斷層含水。針對這一具體問題，我們應立即停止開采工作，值得注意的是：為了防止大面積的涌水涌泥淹沒工作面，我們要提高工作的速度，利用好先進的設備和科學技術集中的處理穿水鉆孔問題。反之，水壓下降，則判定為暫時安全，可以繼續開采井下作業。

另一方面，當我們遇到民采空區，并通過超前探水技術認定其內部含水時，我們應該進行放水處理，進一步判斷含水的容量情況，在確保該地區安全后方可進行下一步操作。

3 結束語

通過上述實驗，我們認為超前探水技術在采準巷道的開挖作業中具有重要意義，能夠對礦井工作人員提供安全保障，減少淹井隱患。本文結合了銅綠山銅鐵Ⅰ2號礦體的實際案例，針對具體問題提出了相應的解決措施，對超前探水操作方面進行了簡單的介紹。此外，該作業能夠提高采準巷道開挖的執行速度，具有較好的經濟效益和現實意義，值得推廣。

參考文獻

[1]王方漢，曹為勤，張文如.無間柱階梯式連續回采分層充填采礦法試驗研究[J].采礦技術，2008，8（4）：4-6.

[2]張國中.礦井水災防治中探水與透水事故處理的幾個問題[J].煤炭技術，2002，21（8）：35-36.

（作者單位：開灤錢家營礦業分公司）