巷道超前鉆探設計及安全技術探析

李三平

（霍州煤電集團豐峪煤業有限責任公司，山西 臨汾 031400）

1 工作面概況

司馬煤業1303工作面為三采區首采面，礦井地質構造復雜，區域局部易形成向斜、背斜結構，在向斜、背斜結構交界處，頂板裂隙發育，圍巖松軟破碎，受上覆含水帶滲流作用影響，工作面出現淋滴水現象，隨掘進工作面的推進，礦壓顯現加劇，淋滴水嚴重，極易在工作滿形成積水區，影響工作面的正常掘進。井田區域內批復可采煤層為3#煤層，礦區奧灰水位標高為+575m～+620m，工作面沿底板掘進，底板標高為+634m～+638m，掘進標高高于奧灰水位標高，工作面會受到突水威脅，隨著回采的推進，上覆采空區積水會通過頂板垮落后形成的冒落裂縫帶進入1303工作面，預計涌水量將達到100 m3/h，對回采產生較大影響，為掌握礦井區域含水帶分布狀況，避免水害事故的發生，在掘進施工前需進行超前探測，針對可能出現的問題及時處理，保證工作面正常開采。

2 超前探測設計

2.1 鉆探設備選型

進行超前鉆探時，采用ZYJ-270/170架柱式液壓回轉鉆機配套Ф75mm三翼鉆頭進行施工，液壓回轉鉆機主要參數見表1。

表1 ZYJ-270/170架柱式液壓回轉鉆機主要參數

2.2 鉆孔布置

巷道在掘進期間，主要探放巷道前上方的斷層水及裂隙水，超前鉆探時，布設4組超前鉆探鉆孔，各鉆孔孔號分別標記為1#、2#、3#、4#，探水鉆孔呈半扇形[1]布置，根據1303工作面地質概況，確定各超前探測孔探測距離為80m，鉆孔布設位置參數見表2：

表2 鉆孔位置參數表

1303工作面探測鉆孔均布置于窩頭斷面，鉆探具體位置如圖1、圖2所示：

圖1 鉆探布置斷面圖

圖2 鉆探布置剖面圖

3 鉆孔施工

架設鉆機前，在距底板1.0～1.5m處，打設兩根錨桿，錨桿間距為400mm，使用8#鐵絲將鉆機跑道前端固定在錨桿上，使用金屬支架將鉆機跑道后方支撐起來，調整鉆機方位與傾角，固定連接[2]。

開鉆前，為保證鉆機轉動效率，在鉆機傳動部分補加潤滑劑，通過正、反轉雙向試驗，判斷鉆機運行情況，待一切準備就緒，微調鉆桿鉆頭位置，對預設鉆孔區域進行鉆探。在鉆探過程中，若鉆頭處出現反水，緩慢聯結離合器，進行開孔。待鉆頭完全進入煤層，緊固離合器，開始正常鉆進，直到鉆孔達到設計深度時（1#、2#鉆孔深度為 80m，3#、4#鉆孔深度為 84m）停止鉆進。

4 鉆探安全技術

1）在進行超前鉆探前，需對巷道窩頭頂、幫部進行安全支護，及時將風管、水管跟進。掘進工作面掘進時，巷道內要預先挖設一定數量的水溝進行排水，防止工作面涌水及鉆孔回水在巷道中涌出、積聚而影響工作面的正常生產；

2）鉆探觸及到積水點后，要測定水壓，重新校對積水水位、水量，確定放水量及放水孔個數，為正式放水創造條件[3]。鉆探作業完畢后，應使用Ф16mm長度不小于30m的PVC管標識鉆孔位置，并在每班割煤前將PVC管塞入鉆孔一定距離。

3）放水過程中，需關注涌水量的變化，建立涌水量觀測臺賬，通過浮標法、電磁流量法、容積法等手段對鉆孔涌水量進行實時監測[4]；應用壓力表對鉆孔水壓進行監測，隨時掌握上部采空區積水情況。放水完畢后，應用鉆機對鉆孔進行捅孔，捅至采空區未見出水，并伴隨著瓦斯涌出量的增大，即為疏放完畢，確認疏放完畢后用麻袋片摻入聚氨酯塞入鉆孔內進行封孔，上堵板并關閉閘閥[5]。

5 排水系統設計

5.1 管路鋪設情況

1303運巷排水管采用一趟4寸和一趟6寸無縫鋼管，敷設在1303巷道北幫距底板1.3m處，沿排水管路每50m安設一個支管閥門，每100m安設一個閘閥。排水設施需隨掘進工作面的推進連接固結。

工作面內準備2臺排水泵，掘進期間，工作面排水泵、排水管路等排水設施要隨工作面掘進跟進。工作面正常涌水期間，啟用一臺排水泵進行排水，當工作面涌水量增加時，開啟另一臺排水泵，兩泵共用，進行排水。

5.2 排水系統

掘進工作面積水由工作面經1303巷道排水管、三采區膠帶巷（里段）排水管、三采區膠帶巷（外段）排水管排至三采區1#水倉。

排水方向：工作面→1303運巷→三采區膠帶巷（里段）→三采區膠帶巷（外段）→三采區1#水倉。

掘進工作面低洼處做臨時水窩，安設排水泵集中分級排水。

5.3 避災路線設計

1303運聯巷貫通后，工作面發生水災時的避災路線為：

掘進頭→1303運巷→1303回風聯巷→三采區回風巷（里段）→三采區回風巷（外段）→三采區1#聯絡巷→三采區1#行人通道→專用回風大巷→風井梯子間→地面

6 結 語

礦井水害嚴重威脅著煤礦安全生產，鉆探工藝作為一種探測技術，在治理礦井水害發生的領域發揮著愈發重要的作用。經司馬煤業地測辦研究分析，根據1303運巷實際地質條件，在1303巷在掘進期間采取了科學合理的超前鉆探設計及安全施工措施，消除了巷道積水隱患，有效地避免了巷道水害事故發生，實現了巷道安全快速掘進的目的。