掘進巷道超前探放水工程實踐研究

趙方重 趙玉龍

（濟寧市金橋煤礦，山東 濟寧 272200）

1 概述

南四軌道巷西臨F22支2斷層，其落差0～20m，位于斷層的下盤區(qū)域，掘進期間可能會揭露其次生斷層，在一定程度上受斷層突水威脅；另外掘進期間受3煤底板砂巖含水層的影響。根據(jù)礦井水文地質資料及一采區(qū)、二采區(qū)、五采區(qū)采掘揭露的水文地質資料分析[1]，3煤底板砂巖水富水性弱，補給條件差，主要以靜儲量為主，無外來水源導入時，水量很小，涌水量一般不大于10m3/h，且經(jīng)過一段時間疏放后涌水量迅速減小，直至消失。本著“預測預報、有疑必探、先探后掘、先治后采”的防治水原則[2]，特在南四軌道巷預留的鉆探硐室內進行超前探放水，查明前方巖層富水性，避免水害的發(fā)生。

地質測量科綜合分析三維地震勘探及精細化解釋資料[3]，編制了《南四軌道巷1#探水硐室超前探放水設計》。設計鉆孔3個，實際施工鉆孔3個，自2019年5月22日開始施工，截至2019年6月1日施工完畢，采用“三八制”作業(yè)，累計鉆進進尺375m，探明了巷道前方水文地質條件。

2 方案設計

2.1 探水鉆孔超前鉆距和止水套管長度的確定

南四軌道巷迎頭巖性為砂質泥巖，含砂質結核體，結合附近的補4-1鉆孔揭露的巖性分析，巷道頂板距離3煤層約25m，巷道底板距離三灰含水層約28m。本次超前探測主要在3煤底板巖層中鉆進，由于距離三灰含水層較近，主要受三灰含水層的影響。經(jīng)過東翼軌道石門及東翼第三聯(lián)絡巷前期疏放三灰含水層，目前三灰含水層水位基本維持在-368m左右，水壓為0.9MPa，應采用加設孔口管的方式進行鉆探。為確保施工的安全，孔口管長度不應小于5m，選用5.7m。

2.2 鉆孔位置

本次鉆探施工地點為南四軌道巷1#探水硐室南幫，探水硐室已在巷道迎頭掘進時施工完畢，為探放水與巷道掘進平行作業(yè)創(chuàng)造了先決條件。

2.3 鉆孔參數(shù)

表1 南四軌道巷超前探放水鉆孔參數(shù)表

2.4 鉆孔結構

先用Φ133mm不取芯鉆頭鉆進6m，埋Φ108mm孔口管5.7m，注水泥漿并試壓，承壓達到2MPa以上而不漏水后，再用Φ75mm不取芯鉆頭鉆進至終孔。

2.5 設備

選用ZDY1900S型鉆機。

2.6 鉆孔施工順序

3#→2#→1#。

3 施工主要技術要求

（1）為保證鉆孔施工方位的準確性，在鉆孔施工前，由礦井測量人員根據(jù)設計進行放線，嚴格按線施工。

（2）依據(jù)《煤礦防治水細則》孔口管長度設計為5.7m，每個鉆孔內安裝的孔口管均用四棵錨桿固定，孔口管和煤巖壁間用水泥加水玻璃封堵（如圖1）。

圖1 孔口管安裝布置圖

（3）用ZBQ-27/1.5型煤礦用注漿泵往孔口管內壓注水泥和速凝劑混合漿液，注完漿，待其凝固24h后，掃孔至6.5m，用注漿泵壓注清水，進行清水耐壓試驗。孔口管承壓力在2MPa以上而不漏水，說明孔口管埋設合格，否則應再次注漿試壓，直到孔口管承壓2MPa而不漏水。測壓時間不得小于半小時。

（4）孔口管埋設合格后，裝上控水大閥門，并根據(jù)需要安裝水壓表，然后用Φ75mm不取芯鉆頭鉆進。

（5）嚴格丈量鉆桿長度，每加一根鉆桿記錄一次，并根據(jù)鉆屑判斷巖性變化情況，做好孔深及巖性記錄。

（6）記錄鉆孔內出水點距孔口的長度，測量水量及水壓大小，并及時填寫班報表。

對于保肢失敗的患者，不僅身體上痛苦，心理上也有巨大傷害，經(jīng)濟上需承受巨大壓力[1]。導致患者截肢的危險因素眾多，本研究所指的保肢失敗主要有以下2種情況：一種是保肢手術后肢體未能成活，另一種是肢體雖成活但由于引起嚴重并發(fā)癥、中途放棄保肢或后期肢體功能差、畸形嚴重而延期截肢[2]。

4 鉆探施工情況

4.1 鉆孔施工參數(shù)表

表2 南四軌道巷1#探水硐室超前探放水鉆孔參數(shù)及施工情況匯總表

4.2 施工情況描述

（1）孔口管安裝

1#～3#鉆孔均先用Φ133mm不取芯鉆頭鉆進7m，然后使用6m長Φ108mm孔口管，并使用錨桿將孔口管錨固在巷幫相應位置，使用水泥漿糊孔。管壁與孔壁之間壓注水泥漿進行固孔，待其凝固24h后進行掃孔、清水試壓。試水壓力不低于2MPa，保壓時間不低于30min，不漏水說明孔口管安設合格。

（2）施工過程

① 2019年5月22日～23日，1#～3#鉆孔分別鉆進7m，孔徑Φ133mm。

② 2019年5月24日,1#～3#鉆孔的孔口管的安裝（長度6m，孔徑Φ108mm），其中3個鉆孔注漿共使用水泥400kg、速凝劑25kg。

③ 2019年5月27日～28日，3#鉆孔掃孔、試壓合格，鉆進130m，孔徑Φ75mm。鉆進過程中未出水，未揭露煤層。

④ 2019年5月29日～30日，2#鉆孔掃孔、試壓合格，鉆進160m，孔徑Φ75mm。鉆進過程中未出水，未揭露煤層。

⑤ 2019年5月30日～6月1日，1#鉆孔掃孔、試壓合格，鉆進85m，孔徑Φ75mm。鉆進過程中63～80.7m見煤，鉆進26m位置時鉆孔出水，初始涌水量約為2.6m3/h。

5 地質及水文地質分析

根據(jù)三維地震數(shù)據(jù)精細化解釋資料預計，設計1#鉆孔應穿過3煤，2#、3#鉆孔在3煤底板巖層中鉆進。實際1#鉆孔揭露3煤。各鉆孔鉆探地質情況分析如下。

（1）1#鉆孔。沿182°方位角鉆孔施工，仰角30°，63～83.7m見煤，與預計見煤層位位置相差不大，為F12斷層下盤煤層，終孔深度85m。鉆進26m位置時鉆孔出水，水量較小，初始涌水量約為2.6m3/h。

（2）2#鉆孔。沿182°方位角鉆孔施工，仰角2°，未揭露煤層，終孔深度160m，鉆孔未出水。

（3）3#鉆孔。沿182°方位角鉆孔施工，俯角2°，未揭露煤層，終孔深度130m，鉆孔未出水。

綜合1#～3#鉆孔施工情況及區(qū)域地質資料分析，南四軌道巷位于F12斷層下盤煤層底板，沿巷道掘進方向煤層傾角7°#8°，煤層厚度約7.3m。

鉆探過程中僅1#鉆孔有少量出水，初始涌水量約為2.6m3/h，2#孔、3#孔均未出水。根據(jù)鉆探層位及區(qū)域水文地質資料分析，1#鉆孔涌水為3煤層底板砂巖裂隙水。

6 結論與建議

（1）通過本次超前探放水工作，預計南四軌道巷1#探水硐室前方160m范圍內巖層富水性較弱，對巷道的安全掘進無較大影響。

（2）防治水人員需加強南四軌道巷及南四膠帶巷掘進期間現(xiàn)場水文地質條件觀測，如有頂板淋水、底板滲水等異常水文地質情況時，立即分析原因，查明出水水源。

（3）為確保南四軌道巷及南四膠帶巷在本次超前探放水范圍外安全掘進，杜絕水害的發(fā)生，需以循環(huán)探水的方式實現(xiàn)巷道安全掘進。