富康源礦復采殘采地質防治水技術研究

閆 晶

（山西鄉寧焦煤集團富康源煤業有限公司，山西 臨汾 041000）

1 礦井概況

山西鄉寧焦煤集團富康源煤業有限公司（全文簡稱富康源礦）位于山西省臨汾市鄉寧縣臺頭鎮神角村，井田面積約3.12 km2，礦井西北走向6.6 km，南北走向平均寬度約為3.6 km，礦年設計生產能力為120萬t。作為資源整合型礦井，井田內及周邊分布眾多小窯。現開采2號煤層，煤層平均厚度4.92 m，受小窯采掘破壞影響，2號煤層上分層形成部分空巷和采空區，老空積水形狀極不規則，分布空間錯綜復雜，老空水為礦井主要水害威脅。礦井的水屬黃河流域三川河水系東川、河支流南岸匯水區，礦井煤層埋深較淺，且存在季節性洪水、礦井含水層涌水現象十分常見，涌水量和涌水水壓較大。

富康源礦22605回采工作面位于井田東北部距邊界20 m，界外有小窯井筒，最近距離35 m。正副兩巷在掘進期間實施'長探+短探+班自探'揭露小窯空巷36處，煤壁大范圍滲水及鉆孔出水，掘進期間已疏放積水23 000 m3。工作面在回采期間面臨小窯老空積水威脅。在回采前，對22605工作面專項探放水布置100個鉆孔，其中工作面內部51個（包括物探異常區設計9個孔），外圍49個，鉆探總進尺4 572 m，排除了大面積老空積水威脅。但由于受小窯破壞影響，專項鉆探時均鉆探到小煤窯破壞區，出現不回水及卡鉆現象，鉆孔無法達到設計長度而未有效打穿物探異常區，未能完全符合'有采必探、有掘必探'的防治水規定。工作面留有鉆探盲區，面臨獨頭巷道積水及物探異常區積水威脅。在工作面回采期間，接近物探異常區或者透水征兆區域，通過在工作面切巷進行鉆探，鉆孔布置形成網格化，將異常區域分割在小范圍網格內，并留設超前距離，排除水害威脅，確保工作面安全回采。項目的順利實施，對礦井防治水安全管理有著重大意義，老空水超前有計劃疏放，杜絕老空透水事故。

2 復采巷道掘進防治水技術

2.1 復采巷道掘進物探設計

探查巷道迎頭前方100 m范圍內頂底板含水層富水性、小窯開采破壞情況，為工作面提供詳細水文地質資料。選用YCS512型瞬變電磁儀進行瞬變電磁超前探測。測點布置：2-1061B工作面迎頭，發射、接收線框沿水平、垂直方向呈扇面布置。采用中心回線裝置，發射線框采用多匝1.5 m×1.5 m矩形回線。探測分水平和垂直兩個方向掃描，水平方向主要控制巷道兩側幫及前方的含水構造，垂直方向主要控制頂板、底板及前方的含水構造。水平方向掃描左右各50°范圍，每10°一個測點，共11個測點，垂直方向相似，掃描上下各50°范圍，每10°一個測點，共11個測點。探測布置示意圖如圖1。

2.2 復采巷道掘進長探設計

掘進工作面設計8個長探鉆孔，鉆孔長度為60 m，幫距為20 m，超前距30 m。探水鉆孔按扇形分布,施工順序：1號→8號。

表1 掘進工作面長探鉆孔參數表

根據物探結果，確定鉆探重點區域，正常煤層布置6個孔，重點區域布置8~10個孔，孔長設計60 m，超前距留30 m，幫距控制20 m；嚴格按設計畫眼定位，探孔角度不得超過設計±3°，不合格必須重新補打。打鉆時，若出現遇采空卡鉆，補充增加探孔數量，探清空巷準確位置，按有計劃揭露空巷貫通管理；打鉆時，若出現鉆孔出水，補充探孔設計，增加探孔數量，有計劃控制放水量，確定積水威脅解除，方可恢復掘進。嚴格控制掘進距離和幫距；根據實際鉆探的數量、角度、深度，及時填繪1∶100大樣圖，按幫距不小于10 m要求，嚴格控制允許掘進距離。長探結束，孔號實行插桿編號管理，做到鉆探留痕，工作面長探孔若入幫入頂，剩余孔少于2個，必須補孔打鉆。長探鉆探點實行，實行掛牌管理；定期不定期觀測出水點水量變化情況，出水量及時填入觀測牌板。

2.3 復采巷道掘進短探設計、標準及要求

掘進工作面短探鉆孔布置圖如圖1所示。探測迎頭前方長探盲區，鉆孔按扇形布置3個鉆孔，孔深5 m，超前距3 m，探五掘二。每個鉆孔距離底板不低于1.8 m；1號、3號鉆孔距離左右幫各0.5~1.0 m，在水平方向與煤幫的夾角為30°，與巷道豎直方向的仰角為20°，2號鉆孔與巷道的掘進方向一致，與巷道豎直方向的仰角為20°。

圖2 掘進工作面短探鉆孔布置圖（m）

掘進面在長探打鉆基礎上，同時要嚴格執行短探，納入掘進作業工序，每班落實自探；工作面上分層有采空，下分層為實體煤，短探眼布置3個孔，探下分層老空；工作面為實體煤，短探眼布置5個孔，其中3個孔探上分層老空，2個孔探下分層老空。工作面頂板有淋水、長探孔有滲水等特殊情況，確認前方無積水威脅，短探眼布置6個孔。短探執行“探五掘二”，即探5 m，無異常，只準往前掘進2 m；工作面遇大采空等特殊情況，不需短探時，經總工程師同意。鉆探工具配置：采用ZQS-50/1.8S手持式氣動鉆機，鉆桿長5 m、Φ32 mm，鉆頭Φ42 mm；工作面配備鉆頭3個，鉆桿2根，封孔圓木楔10個。短探檢查納入工作面開工許可條件之一。探眼施工時，眼深必須達設計要求，如打鉆遇老空、破碎帶，眼深達不到設計，必須在距該眼30 cm周邊重新補打；若補打2個眼仍達不到設計深度，方可不再補打。短探眼角度允許偏差值±3°，眼深不小于設計20 cm，不合格眼必須重新補打，探眼符合要求。短探眼超前距必須保證不小于3 m，否則不得掘進。短探時，發現鉆眼水壓、水量突然增大、頂鉆等透水征兆時，根據變化情況，采取補打長探眼等措施，確認無水害威脅后，方可恢復正常掘進。

2.4 復采工作面實施“網格化”鉆探設計

22605回采工作面推進至距離物探異常區20 m時，停止回采進行網格化鉆探。在工作面切巷針對物探異常區布置鉆孔與工作面垂直，孔間距3 m，孔深設計長度覆蓋異常區。鉆機采用ZQJC-200/5氣動鉆機，該鉆機小巧輕便，使用直徑為Φ34 mm長1.0 m的鉆桿，鉆頭直徑Φ45 mm。經過鉆探驗證無水害威脅，下發允許回采通知單，繼續回采通過異常區。

回采工作面圈出后，根據物探成果報告，編制鉆探驗證設計；物探異常區，鉆孔間距為10 m；正常區段鉆孔間距為50 m，確保鉆孔對工作面全面覆蓋；鉆探驗證時，因采空卡鉆長探未覆蓋的區域，實行網格化補探；按照鉆孔間距3 m，在切巷內沿推進方向長探，超前安全距不少于20 m；回采面出現透水預兆，必須立即停止推采，對工作面進行網格化打鉆放水，打鉆放水情況進行安全許可評價，只有解除積水威脅后，方可恢復工作面正常推采。

3 結論

富康源礦22605工作面由于受小窯破壞影響，專項鉆探時均鉆探到小煤窯破壞區，出現不回水及卡鉆現象，鉆孔無法達到設計長度而未有效打穿物探異常區。通過“長探+短探+班自探”實踐，2-106順槽巷道掘進2 950 m，鉆探進尺2 8528 m，超前長探96次空巷及采空區，其中探出積水老空21次，疏放積水2.88萬m3，解決在正副兩巷打鉆留有鉆探盲區，在22605工作面回采期間，接近物探異常區或者透水征兆區域，通過在工作面切巷進行鉆探，鉆孔布置形成網格化，將異常區域分割在小范圍網格內，并留設超前距離，排除水害威脅，保證礦井回采工作面的安全生產。