巖石電鉆在麻家梁煤礦探放水中的應用研究

董建文

（山西大同煤礦集團麻家梁煤業(yè)有限責任公司， 山西 朔州 036002）

引言

麻家梁礦位于山西省朔州市東南約15 km處，由同煤集團和浙江能源集團共同興辦，井田面積104.3 km2，設計可采儲量為1 046.57 Mt，服務年限104 a，礦井設計生產能力為12 Mt/a。當前由于小煤礦的侵采和礦井的超強度開發(fā)，對于回收大巷、工廣、階段煤柱及部分放頂煤回收不凈的煤炭資源，經常受到采空及老巷積水的威脅，用常規(guī)的探水鉆機探放水，工序繁多，占用有效的掘進作業(yè)時間，相比較而言，用巖石電鉆探放采空及老巷積水有著省時、省力，施工環(huán)節(jié)少、方便易操作等優(yōu)點。目前該礦對小水量、小水壓積水的探放普遍采用，本文主要對該礦14203膠帶巷探放14204采空區(qū)積水的實踐情況進行應用研究。

1 巖石電鉆的主要參數

型號：KHYB75CL（1A）型，防爆，功率 3 kW，重量45kg。可在中等硬巖（f=4-7）上鉆眼，推動力10kN，鏈條推進，巖石中鉆孔直徑3 545 mm，孔深8 m；煤層中鉆孔直徑最大可至75 mm，孔深50 m。

2 工程概況

麻家梁礦14203掘進工作面，位于己二采區(qū)，東距14203輔運廢巷5 m，西距14204工作面采空區(qū)及輔運空巷7 m。14203工作面，傾向長181.50 m，走向2 861 m，儲量671萬t。14203膠帶巷掘進至640 m時將巷道標高低于向鄰14204工作面采空區(qū)底板標高，預計14204工作面采空區(qū)會有積水存在，積水量3 000 m3左右。如果掘進中不提前放水，工作面下山掘進將頂水作業(yè)，積水沖破7 m煤柱后，水流將淹沒巷道迎頭100 m范圍。施工人員、設備無法撤出，后果將不堪設想，考慮到該處積水壓力小、水量小，又沒有補充水源，決定應用巖石電鉆探放該老空積水。

3 實踐應用方案及步驟

1）14203膠帶掘進至低于采空區(qū)積水標高1～1.5 m時停止掘進。在適當位置施工水泵窩，水泵窩深度不超過1.5 m，規(guī)格為4×4×1.5 m，周邊錨網支護，安裝水泵，完善排水管路，并進行排水試驗[1]。

2）根據14204采面回采時的涌水量資料、老巷與采空區(qū)的聯(lián)系情況預測積水區(qū)范圍、標高及積水量，根據迎頭標高和煤柱間距進行鉆孔設計，使透點位于采空區(qū)積水面以下，以便順利放出積水，防止堵孔，并確定打鉆的位置、角度、鉆孔深度等。

3）制定完善的安全技術措施和施工組織措施，并組織有關技術人員和有關單位進行會審，向所有參加施工的人員進行貫徹，要求其掌握安全技術措施的內容并簽字，有關組織及現(xiàn)場負責人也要進行簽字，明確責任，確保施工安全[2]。

4）進行探放水作業(yè)之前，首先對工作地點的支架進行加固，幫頂剎實背牢，撐木齊全；其次進行穩(wěn)設巖石電鉆工作，根據設計位置用方木搭設操作臺；然后把巖石電鉆牢固地捆在操作臺上并用搶杠及壓杠與巷道頂幫加固，檢查供水管路及水壓。

5）先用Φ35 mm小鉆頭按設計及安全技術措施的要求打鉆孔。根據安全技術措施的要求，瓦檢員要現(xiàn)場監(jiān)護，并將瓦斯報警探頭置于作業(yè)地點以外3 m處。鉆進7 m時聞到H2S氣味，經檢測在規(guī)程允許范圍內，而且鉆孔里的回水量也明顯增大，繼續(xù)鉆進1 m后，停止鉆進，拔出鉆桿，測量出水量，為20 m3/h，鉆機不撤，以便堵孔時投孔。

6）放水40 h后，水量明顯變小，用Φ70 mm大鉆頭擴孔，水量增大不明顯，又在附近位置重新施工鉆孔，看水量大小，水量仍然小于5 m3/h，說明探放水成功，掘進工作面可以繼續(xù)掘進。利用該方法，2017年以來該礦成功在14203膠帶巷、14106輔運巷探放了老空積水，沒有發(fā)生掘進工作面突水事故，效果較好[3]。

4 巖石電鉆探放水實踐中的注意事項

1）整個探放水過程要有設計，有相應的安全技術措施和組織措施，并有業(yè)務保安部門督促各項要求和措施的落實。根據頂板含水狀況、斷層導水、后期注水、補充水源等情況預測積水范圍、水量、水壓等，如水壓及水量較大，應使用專用探放水鉆機進行放水。

2）合理確定探放水保護煤柱。在確定保護煤柱時要充分考慮老空及老巷片幫垮落及破碎煤巖體部分，同時在掘進中要密切關注掘進工作面有無透水預兆，如煤壁變潮、滲水等，如有以上預兆應立即停止掘進，及時向有關部門匯報，采取針對性措施，確保安全。做到按措施要求及時停止掘進，確保操作人員的安全[4]。

3）探放水前，必須施工好水泵窩，水泵窩不能施工在采煤工作面?zhèn)龋⒖紤]探放出的積水直接流入水泵窩，必要時可采用引水溝將水引進水泵窩。如果是上山掘進需要打好水壩，防止水順巷道而下。必須完善排水設施和管路，并進行抽水試驗，確保探放出的積水能及時抽走。

4）鉆機穩(wěn)設要牢固，打鉆過程中經常校對鉆架角度，以防在鉆進過程中操作臺松動。必須使用操作按鈕控制電鉆的開啟和停止。在探放水過程中，必須加強局部通風的管理，風筒出風口符合作業(yè)規(guī)程的規(guī)定，防止局部有害氣體積聚，及時吹散從鉆孔中溢出的有害氣體。多次探放，切忌“一勞永逸”，如在距預測積水區(qū)水位標高1 m以下時沒有探出水，說明水壓、水量較小，但不能掉以輕心，可在距預測積水區(qū)水位標高2～2.5 m時再探一次，確保掘進的安全[5]。

5 經驗與體會

1）使用巖石電鉆探放水是執(zhí)行《規(guī)程》“堅持有疑必探，先探后掘的探放水原則”的重要措施之一。使用巖石電鉆在掘進中探放局部積水由于鉆孔較小，出水量小，即使出水后有意外情況時（水泵不能正常運轉、停電等）也可以實施堵孔，所以容易控制，安全可靠。

2）如果出水量較小，可以實施擴孔，或者補打鉆孔，增大水量，在保證安全的前提下，縮短放水時間。

3）和用大鉆機（下套管實施控制放水）相比，在小水壓、小水量情況下，使用巖石電鉆不需要施工鉆窩、下套管，施工準備工作簡單，省去了套管膨脹、試壓的工序，節(jié)約探放水時間；且?guī)r石電鉆體積小、重量輕，搬運便捷，穩(wěn)設方便。

4）利用巖石電鉆在掘進工作面探煤層厚度、傾向、頂底板坡度及斷層等情況下可得到廣泛應用。