煤礦巷道掘進超前鉆探方案的設計及應用分析

王鵬斐

（西山煤電馬蘭礦，山西太原 030205）

對煤礦來說，最主要的一項工作就是防治水，尤其是有較為久遠的開采歷史且附近有較為復雜的小窯的礦井，礦井的生產安全與否和防治水工作最終效果有很大關系。將回轉鉆進技術施工使用到井下探放水鉆孔中，該技術不能將鉆進軌跡進行控制，經常有鉆孔偏斜出現到鉆進中，且鉆進是長距離的，這就造成有盲區在探放水中出現，且鉆孔不深，沒有較大的覆蓋面積，所以，沒有較好的探放水成效。在剛進入21世紀時，我國將隨鉆測量定向鉆進裝備進行了引進，且該裝備是屬于澳大利亞，還在瓦斯抽采鉆孔作業內對該裝備進行了使用，其鉆進的最大深度要比1800m 深。定向鉆機被廣泛使用，不但可以在注漿鉆孔、防治水等領域，還在一些煤礦中獲得非常明顯的經濟效益。李泉新等在防治水害領域中使用了定向鉆孔，可以將頂板的超前區域對老空水與巖層水進行疏放，可以很好的治理該區域的水害。石智軍等主要研究了地質勘探對定向鉆孔的使用進行了研究，對一些有異常的地質的勘探方法和技術進行了建立。就西山煤電集團的某礦來說，由于該礦有比較悠久的開采史，所以，該礦的地質條件的復雜性也比較大，若使用尋常的鉆井施工來鉆孔，那么對老采空區實際的積水狀況很難準確進行探測。由于要使超前鉆探更加精細化，使工作面巷道的開掘更加安全，就決定把定向鉆機使用到其防治水超前鉆探中，這樣可以很好地對巷道附近的積水隱患、小窯巷道、地質構造等狀況進行預先精準了解。

1 簡述工作面狀況

就西山煤電集團某礦的48700工作面井下而言，其左側是北部的七采區，和該工作面的北側相鄰的是隨老母斷層，二者的距離是10～50m；和該工作面的南側相鄰的是采區的集中巷；和該工作面的西側相鄰的是48703 工作面；和該工作面東側相鄰的是48702 工作面，且48702 工作面是等待開發的工作面；將實體煤柱留設在工作面與工作面的之間，且距離是25m。將48700工作面設置到8#煤層，并且該煤層上面的2#,3#煤層均回采已經結束，屬于小窯開采的是2#煤，2#煤層和8#煤層的間距是92m，3#煤層和8#煤層的間距是63m。

對48700工作面的8#煤層進行采掘，由于該煤層有比較復雜的結構，上部夾石主要是砂質頁巖、頁巖，厚度的均值是2.00m，且該煤層的下分層與上分層所對應的厚度是3.2m、0.60m，表1就是煤層頂底板情況表。

表1 煤層頂底板情況

在48700 工作面中，有從南向北的灘溝貫穿其南部，且灘溝是季節性的，短暫的雨季，有水，在平時是干涸的，8#煤層和溝底的距離大概是260～296m。有石灰巖覆蓋在該工作面的上部，有裂隙水存在于石灰巖中，當進行鉆探施工時，若有破碎發生在頂板與地質結構時，就會出現涌水，就會影響鉆探施工。對奧灰水的標高是+823m，8#煤層中的底板在+1000～+1072m范圍中標高，所以，帶壓開采一定不能出現在該工作面。根據上面所講，可以判斷出48700工作面是中等型的水文地質類型[1]。

在工作面的回風順槽中，其長度設計為1670m，斷面是矩形的，其寬、高分別是4m、3.4m，計算得出，其面積是13.6m2。在掘進其回風順槽時，是托夾石進行的，將錨索網支護使用到頂板中，將錨網支護使用到兩幫。

2 設計定向長鉆孔施工的方案

定向鉆機所具有的優勢是定向的精度比較高、鉆孔的軌跡可以調控、鉆孔的深度比較大等，經過使用定向的長鉆孔取代短鉆孔來進行探查，且是線探查取代點探查，繼而能夠將巷道前部范圍的積水、地質結構等狀況查明，保證掘進巷道時將水患所產生的影響降低。

2.1 簡述總體設計方案

使用到48700 回風順槽的定向鉆機的型號是ZDY6000LD(B)，且是西安煤科院的，48703輔助進風巷和該回風順槽是相鄰的，并順著巷道來對定向鉆孔進行設計，進而來對巷道前面存在的水患狀況查明，所設計的鉆場一共有3個，分別在48703輔助進風巷的測切1#、測37#及測7#處，在8#煤層的下煤層進行鉆孔施工，圖1就是具體的平面布置圖。

圖1 超前探鉆孔平面布置

2.2 布置鉆場

在巷道布置鉆場的圍巖的穩定性一定要比較好，鉆場在開孔方向的深度在6.5m 以上、寬度在4m 以上、高度在3m 以上。在巷道底板中布置的鉆場一般是比較平整的，鉆場底板和巷道底部在同一水平線上或略高于巷道的底部，對自流排水比較有利，而且一定要良好的支護頂底板，這樣可以有完整的圍巖[2]。

2.3 設計的鉆孔工程量

在48700回風順槽中，所設計的定向順層鉆孔一共有9 個，探測進尺的總長度是4756m，表2 就是其工程量詳細數據。

表2 48700回風順槽定向鉆孔工程量

在表2 中，所有鉆孔參數都是設計值，當進行施工時，需要按照鉆機現場的施工狀況來調整，使探查得以實現[5]。

2.4 鉆進的流程與方法

將“開孔、鉆進、測量、鉆進、測量、完孔”這一工藝流程使用到該施工中，圖2 就是定向鉆進的工藝流程圖。

圖2 定向鉆進工藝流程

3 分析超前探鉆的最終結果

在48700 回風順槽中，定向鉆機超前探鉆的進尺一共是4756m，在進行鉆探時，水患、小窯巷道均未發生，在鉆探時，嚴格控制了48700 回風順槽內F8629斷層、F8642斷層、F811斷層所揭露的具體位置，這樣可以對其措施的采取進行指導，使掘進更加安全。經過將定向鉆機的超前探孔，一共施工的鉆場有3個，而且還探查了隨老母大斷層的邊界，在設計48700 切眼的范圍中并沒有斷層，進而得知，48700 工作面的切眼的掘進更加安全[6]。

4 結束語

在對該礦48700回風順槽進行掘進時，使用了定向鉆機施工超前探測鉆孔技術，該技術能夠對地質結構與水患進行探查，施工超前探孔一共進尺了4756m，在施工時，積水、小窯巷道都沒有發現。與此同時還探查了隨老母大斷層的邊界詳細位置與F8629、F8642、F811斷層，當未對48700回風順槽進行掘進施工時，掘進隊伍按照定向長鉆孔所探測的最終結果，能夠將有關技術方案給制定出來，使其掘進施工更加安全。