赵少鹏

（晋能控股煤业集团野川煤矿，山西 高平 048400）

采掘巷道在施工过程中受四邻采空区积水影响，围岩易产生淋水甚至发生水害事故。巷道围岩出现淋水后,对掘进安全存在很大的影响，主要表现一下几方面：①围岩出现淋水后软化了煤岩体，降低了围岩的承载强度［1-5］，掘进期间容易出现围岩垮落现象。②巷道围岩主要采用锚杆（索）进行支护，支护体长期在淋水浸泡状态下，降低了支护体的屈服强度和支护体的锚固效果，容易出现支护失效现象［6-7］。③在水压作用下围岩出现破碎现象，当水压大于岩体抗压强度时，容易发生透水事故，威胁巷道施工安全。所以确定采掘巷道的充水水源类型并采取合理有效的防治水措施，对巷道的安全快速掘进具有重要意义。野川煤矿三采区辅助运输巷掘进过程中要通过原柳树底煤矿老采空区，预计该采空区积水较多，为避免掘进工作面水害事故发生，决定对老采空区进行探放水施工。

1.1 巷道布置四邻关系

野川煤矿三采区辅助运输巷地面为山地丘陵地貌，该区地表基本为农田、有一条排水沟，一条通村公路。井下位于井田中东部，东边为原乔家沟煤矿3410采空区；
南边为设计三采区胶带运输巷；
北边0～260 m段为集中回风巷，260～830 m段为原柳树底煤矿老采空破坏区，其余段均为实体煤；
西边为原集中辅运巷。

1.2 巷道断面及煤层情况

三采区辅助运输巷长度为1 580 m，为矩形断面，净宽4.0 m，净高3.4 m，净断面积17 m2。采用锚网索喷支护方式。巷道沿3#煤层掘进，煤层倾角0°～6°，平均煤厚约5.3 m，局部含夹矸，夹矸厚度约0～0.3 m。煤层顶底板岩性如表1所示。

表1 三采区辅助运输巷3#煤层顶底板岩性

2.1 顶板含水层分析

根据《晋能控股煤业集团野川煤矿三采区地面瞬变电磁勘探报告》成果，该掘进工作面施工过程中受采空区CK3-1、CK3-2威胁，预计采空区积水量为4 577 m3，为此，应对采空异常区CK3-1、CK3-2进行超前钻探验证。根据《山西煤炭运销集团野川煤业有限公司井田中北部地面三维地震勘探报告》成果，三采区辅助运输巷427～674 m处为反射波异常区，674～1 069 m处为采空区。

根据钻孔抽水实验结果，上覆采空区单位涌水量（q）为0.000 8～0.024 6 L/s·m，渗透系数（k）为0.005 48～0.032 1 m/d，采空区煤层为5#煤层，与三采区辅助运输巷掘进工作面施工的3#煤层层间距为28～32 m，对掘进影响较大。

2.2 底板承压水威胁情况分析

三采区辅助运输巷底板主要为二叠系碎屑岩类裂隙含水层K7砂岩和K7砂岩裂隙含水层，与3号煤层之间由泥岩、砂质泥岩相隔，对3号煤层的开采影响较小；
三采区辅助运输巷最低标高+750 m，奥灰水位标高约+617.5～+620.3 m，不受奥灰水的威胁。

2.3 受其他水体威胁情况分析

（1）封闭不良钻孔水：钻孔资料显示，三采区辅助运输巷30 m范围内有一个补31号钻孔，该钻孔封闭良好。掘进至该钻孔前，可对其进行超前钻探验证。

（2）构造水：根据三采区地面瞬变电磁物探成果，显示无大的地质构造，预计不受构造水威胁。

（3）地表水：三采区辅助运输巷对应地表存在一条排水沟，因相距较远（水平错距为524 m），分析受地表水影响的可能性较小。矿井地质防治水技术人员应每周一次对地面排水沟及地表情况进行一次巡查，强降雨天气对地面排水沟及地表情况在雨前、雨中、雨后进行全面3次巡查，并做好记录以及影像资料。

为了保证三采区辅助运输巷掘进工作面安全掘进，巷道掘进期间决定对上覆采空区进行超前钻孔探放水施工。

3.1 探放水设备

（1）钻孔设备：钻探时采用GMS1-1300/22履带式探水钻机，ϕ75 mm钻头若干个，130 mm扩孔钻头若干个，钻杆每根1 m，共100 m。钻机技术参数如表2所示。

表2 GMS1-1300/22履带式探水钻机技术参数表

（2）封孔设备及材料：ZBQ2.5/7.0型注浆泵一台；
长度为0.5 m环形PJKW型封孔器若干个，长度为3.0 m、直径为1.8 mm PVC孔口管若干根。注浆材料采用PKL-1有机化学注浆材料。

3.2 钻孔布置参数

（1）三采区辅助运输巷每个钻场内布置5个探水钻孔，其中水平孔2个（编号为1#、2#），仰斜孔3个（编号为3#、4#、5#），钻孔深度为100 m，直径为75 mm，如图1所示。

图1 辅助运输巷探水钻孔布置

（2）1#、2#钻孔布置在迎头距顶板2.0 m处，钻孔布置间距为1.5 m，钻机垂直煤壁布置，钻孔水平角为90°，仰角为0°；
3#～5#钻孔布置在迎头距顶板1.2 m处，钻孔布置间距为1.5 m，布置仰角为20°。各钻孔参数如表3所示。

表3 三采区辅助运输布置参数表

3.3 钻孔封孔施工

为保证钻孔放水施工安全，需提高钻孔封孔质量，对三采区辅助运输巷探水钻孔采取“两堵一注”囊袋式封孔工艺。

（1）扩孔施工：钻孔扩孔深度为11 m，扩孔终孔端位于围岩煤岩体内，当钻孔施工长度为11 m后及时替换直径为130 mm扩孔钻头，钻孔扩孔后及时清理钻孔内煤屑，

（2）安装孔口管：钻孔扩孔到位后孔内依次安装4节PVC孔口管，孔口管两端为丝扣以及螺母结构，相邻两节孔口管必须牢固可靠。

（3）封孔施工：①孔口管安装后，先在孔口底部孔口管与钻孔壁之间采用膨胀水泥进行封堵，封堵长度为0.5 m，然后在底端以及距孔口0.5 m处各安装一个型号为PJKW型封孔器，如图2所示。②在两个封孔器形成的环形封闭空间内安装一根直径为20 mm注浆软管，注浆软管外露端与ZBQ2.5/7.0型注浆泵进行连接。③开启注浆泵进行注浆施工，注浆压力为2.5 MPa，单孔注浆时间为15 min。

（4）注水耐压试验：为验证钻孔封孔效果，封孔3 h后需对钻孔进行注水耐压试验［8］，注水压力不得低于积水压力的1.5倍。因上覆采空区积水压力为0.9 MPa，所以设计注水压力为1.5～2.0 MPa，注水时间不低于10 min。注水过程中观察孔口管窜动情况以及煤壁渗水情况［9］，确认无误后方可继续进行钻孔施工。

图2 探水钻孔“两堵一注”囊袋式封孔施工平面

截止2021年8月19日，三采区辅助运输巷已掘进到位，巷道在掘进期间共计布置15个探水钻场，75个探水钻孔。其中在巷道前0～674 m段以及1 069～1 580 m段探水钻孔全部为干孔；
在427～674 m处异常区未检测到水源；
在674～1 069 m段共计布置25个探水钻孔，其中干孔10个（全部为水平孔），湿孔15个，共计放水量为4 543 m3，与预计积水量基本相符。巷道探放水后在674～1 069 m段巷道顶板淋水量不足0.45 m3/h，对巷道掘进影响小。可见采用探放水措施后基本消除了上覆采空区积水隐患。

晋能控股煤业集团野川煤矿通过对三采区辅助运输巷采取合理有效的探放水措施后，对上覆采空区积水进行了充分排放，消除了隐患，避免了巷道透水事故的发生，实现了采空区下巷道安全快速掘进，取得了显著应用成效。

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