張文瑞

摘要:綜合防治水技術(shù)的研究與利用對(duì)改善煤礦安全生產(chǎn),緩解接替壓力等具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文根據(jù)朝川礦一井己16-17-21090上跨面掘進(jìn)工作面的地質(zhì)條件,針對(duì)防治水的應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行論述,對(duì)今后的防治水技術(shù)有重要的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞:承壓水綜合防治物探鉆探探放技術(shù)

0 引言

朝川礦一井所采己16-17煤層,為一北低南高單斜構(gòu)造,采煤工作面沿走向平行布置,普遍采用沿空送巷掘進(jìn)技術(shù)。己16-17-21090上跨面位于一井一水平己一采區(qū)二水平暗主、副斜井以東,第五勘探線以西,在己16-17-21050工作面以北,己16-17-21090 工作面以南。工作面處于-147標(biāo)高至-228標(biāo)高之間,設(shè)計(jì)儲(chǔ)量27.1萬噸。該上跨面設(shè)計(jì)從己16-17-21090風(fēng)巷F20點(diǎn)處沿風(fēng)巷方位向東施工67m,以方位176o施工上跨面切眼107m,然后以方位264o施工420m(與己16-17-21050機(jī)巷凈間距5m),變向以方位296o施工209m與己16-17-21090風(fēng)巷F9點(diǎn)東36m處貫通。該面北部與其相鄰的己16-17-21050工作面于2007年5月開始回采,在掘進(jìn)和回采期間底板均有滲水現(xiàn)象,特別是回采頂板垮落后頂板砂巖水和上部采空區(qū)積水將匯聚到該面最低位置,且該面下部有一個(gè)回采時(shí)的環(huán)形水倉。根據(jù)相關(guān)資料分析,上跨面以北全部為采空積水區(qū)。嚴(yán)重威脅上跨面掘進(jìn)期間安全。己16-17-21090上跨面施工期間采用綜合防治水技術(shù),保證了的掘進(jìn)安全快速掘進(jìn)及基本解除了上跨面回采水害威脅,為采掘正常接替贏得了寶貴時(shí)間。為今后朝川礦一井在老空區(qū)周圍的安全掘進(jìn)提供了方法,為深部厚煤層采面合理設(shè)計(jì)和安全掘進(jìn)提供了可靠的依據(jù)、積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)

1 工程概況

朝川礦一井己16-17-21090工作面附近簡略地質(zhì)情況為:巷道位于己16-17煤層中,煤層底板距L2灰?guī)r約為10m、距寒灰約為50m。L2灰?guī)r平均厚度約為12m。地層總體傾向約為345°、傾角約為20°。煤層底板石炭系巖溶水和己16-17-21090工作面采掘造成的老空積水區(qū)是此次探水的重要疑點(diǎn)。為防止地板承壓水和己16-17-21050工作面老空對(duì)己16-17-21090工作面施工造成威脅,確保施工期間的安全,依據(jù)《煤礦安全規(guī)程》和《煤礦防治水工作條例》的規(guī)定,必須在解除水患威脅后方可正常掘進(jìn)的原則。

2 綜合防治水技術(shù)

2.1 方案設(shè)計(jì):

2.1.1 瞬變電磁勘探 確定異常區(qū)域 查明一井21090工作面掘進(jìn)頭前方及掘進(jìn)頭附近100米范圍內(nèi)是否存在底板承壓的威脅。

2.1.2 鉆探 求證 落實(shí) 在物探的基礎(chǔ)上確定的低阻區(qū)(可能有水區(qū))進(jìn)行鉆探核實(shí)排查,使可能有的水體及水體的一切特性和區(qū)域得到肯定。

2.1.3 短探短掘 在過勘探區(qū)后,掘進(jìn)過程中采取的防治水措施

2.2 概述 變電磁法既物探是利用不接地回線或接地線源向地下發(fā)射一次脈沖磁場,在一次脈沖磁場間歇期間利用線圈或接地電極觀測(cè)地下介質(zhì)中引起的二次感應(yīng)渦流場,從而探測(cè)介質(zhì)電阻率的一種方法。根據(jù)瞬變電磁勘探視電阻率斷面圖,觀測(cè)地層相對(duì)高、低阻電性分布情況,結(jié)合區(qū)域水文地質(zhì)資料,判斷探測(cè)范圍內(nèi)巖層的賦、導(dǎo)水性及其分布情況等。但是瞬變電磁勘探盲區(qū)約為15m。以視電阻率值小于2的區(qū)域?yàn)橄鄬?duì)低阻異常區(qū)。物探時(shí)探測(cè)現(xiàn)場附近金屬物較多,對(duì)物探結(jié)果存在一定影響。鉆探是利用煤安型鉆機(jī)向巖體和水體有效實(shí)地鉆探的一種方法。目的性比較強(qiáng),效果比較明顯,且容易控制是一種比較經(jīng)濟(jì)有效實(shí)地鉆探的一種方法。但比較盲目。必須確定方向和坡度。局限性較大。如果將物探,鉆探結(jié)合起來物探結(jié)論,對(duì)不確定區(qū)域又進(jìn)行了實(shí)地鉆探,彌補(bǔ)了物探的盲區(qū)和不確定區(qū)域的排查又發(fā)揮鉆探目的性比較強(qiáng),效果比較明顯其特點(diǎn),確實(shí)的做到物探和鉆探的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)合理準(zhǔn)確利用的原則。

2.3 探放水位置 己16-17-21090上跨工作面施工到低阻異常區(qū)20m時(shí)停止施工,沿現(xiàn)有巷道做探放水硐室并在適當(dāng)位置開掘一容量不小于50m3的水倉。

2.4 鉆孔設(shè)計(jì) 己16-17-21090上跨工作面在巷道的迎頭探放水硐室內(nèi)以低阻區(qū)方位布置鉆孔二組一次打透低阻區(qū)或超過5-10米為原則,每組三個(gè)孔,其中1-1#孔為主孔,終孔垂距1.5m,設(shè)計(jì)孔深50m,壓力0.4 Mpa,終孔直徑φ56mm,并根據(jù)鉆孔揭露情況,后期將鉆孔涮大增加放水量,放水采用可控制放水。預(yù)計(jì)單孔無控制最大放水量11.85m3/h,平均放水量5.33m3/h,其中己16-17-21090上跨風(fēng)巷水倉100m3,基本解除積水區(qū)對(duì)己16-17-21050機(jī)巷的威脅。但在實(shí)際探放水工作中己16-17-21090上跨風(fēng)巷均受到50機(jī)巷老空水的威脅。通過探放水后,基本解除已16-17-21090工作面機(jī)巷施工期間的水害威脅。但在具體施工過程中,還應(yīng)堅(jiān)持短探短掘的原則預(yù)防殘余積水對(duì)施工安全的威脅。

2.5 單孔設(shè)計(jì) ①各孔均布置在己16-17煤層中,開孔孔徑選用φ110mm的鉆頭鉆進(jìn),鉆進(jìn)6.2m時(shí),停止鉆進(jìn)下入φ89mm套管6m,進(jìn)行注漿固管。②下套管時(shí)要逐節(jié)緩慢推進(jìn)孔內(nèi),最后一節(jié)纏上干海帶,最外層纏上干布,捆扎好,小心推入孔內(nèi)。③孔口管全部推進(jìn)后,孔口管至海帶段用水泥砂漿全部充填,并預(yù)留一通氣孔。④孔口處水泥漿凝固后,開始注漿,注漿壓力不小于0.05Mpa,凝固48小時(shí)后,用φ56mm鉆頭掃孔,掃孔深度不少于6.2m,鉆孔掃至預(yù)定位置時(shí),在孔口管上加裝閘閥、防噴裝置、壓力表,進(jìn)行試壓,試壓壓力不小于0.05Mpa,穩(wěn)定試壓時(shí)間不少于30分鐘,必須達(dá)到鉆孔及鉆場周圍無出水,無滲漏,否則重新注漿,直至合格。

3 施工技術(shù)要求

3.1 鉆場施工 風(fēng)巷施工至距原己16-17-21090工作面水倉50m間根據(jù)現(xiàn)場煤層完好情況是否符合探放水要求,確定具體探放水位置及參數(shù)。探放水鉆場必須保證鉆孔施工方向煤壁完好無空頂、空幫現(xiàn)象,硐室和巷道迎頭用木柱板皮加固,探放水鉆場巷道迎頭后退10m范圍內(nèi)對(duì)兩幫也同時(shí)進(jìn)行加固。

3.2 鉆孔施工

3.2.2 施工人員必須熟悉本次鉆探任務(wù),嚴(yán)格按《煤礦安全規(guī)程》、《礦井水文地質(zhì)規(guī)程》和《煤礦防治水工作條例》及安全技術(shù)措施施工。

3.2.2 探放水前在距探放水位置近且最底處的適當(dāng)位置,開掘容量不小于50m3的水倉,配備排水能力不小于50m3/h的水泵兩臺(tái),及相應(yīng)的排水設(shè)備和排水管路,探放水前必須對(duì)防排水系統(tǒng)進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn),探放水期間確保排水設(shè)備完好正常使用。

3.2.3 施工人員必須嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求施工,未經(jīng)批準(zhǔn)不得擅自改變?cè)O(shè)計(jì)。

3.2.4 探放水鉆孔必須布置在煤壁完整可靠的位置,并根據(jù)鉆機(jī)性能盡可能將鉆孔靠巷道下部布置,以增加鉆孔距采空區(qū)之間煤壁厚度,探放水前必須加固鉆場周圍的巷道和排水泵窩,及時(shí)清理巷道內(nèi)的浮渣。防止發(fā)生鉆孔和排水系統(tǒng)漏水,形成煤水混合體,威脅鉆場施工人員安全。

3.2.5 掃孔試壓及開鉆前必須確認(rèn)排水管路完善,排水設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)可靠。經(jīng)礦有關(guān)部門進(jìn)行聯(lián)合驗(yàn)收。確保不對(duì)鉆場及鉆場以外的任何區(qū)域構(gòu)成水害威脅后,方可進(jìn)行探放水。

3.2.6 為保證本次探放水的順利進(jìn)行,施工單位必須認(rèn)真編寫施工組織設(shè)計(jì)和安全技術(shù)措施,并認(rèn)真貫徹執(zhí)行。讓所有參加本次探放水的所有人員認(rèn)真學(xué)習(xí)安全技術(shù)措施,明確探放水各項(xiàng)安全技術(shù)要求。使所有參加施工人員熟悉避災(zāi)路線。

3.2.7 加強(qiáng)與相關(guān)科室的業(yè)務(wù)技術(shù)聯(lián)系,每次施工鉆孔前根據(jù)工程揭露情況,由測(cè)量人員現(xiàn)場實(shí)測(cè)計(jì)算各項(xiàng)數(shù)據(jù),對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整,根據(jù)計(jì)算結(jié)果現(xiàn)場標(biāo)定鉆孔傾角及方位,施工過程中如遇異常情況及時(shí)停止鉆進(jìn)采取措施。

3.2.8 每次開鉆前,必須對(duì)閘閥、防噴等孔口裝置進(jìn)行檢查,確認(rèn)合格后方可鉆進(jìn)。

3.2.9 鉆進(jìn)施工中要設(shè)專人作好技術(shù)資料的收集記錄工作,并隨時(shí)觀察鉆孔有無異常現(xiàn)象,防排水設(shè)備是否完好。確保鉆透采空積水區(qū)出水時(shí)能實(shí)現(xiàn)有控制放水,鉆透采空積水區(qū)必須在8點(diǎn)班進(jìn)行。

3.2.10 探放水期間必須制訂防有害氣體溢出的安全技術(shù)措施和現(xiàn)場管理辦法并按要求嚴(yán)格執(zhí)行。

3.2.11 安裝防排水設(shè)備時(shí)要充分考慮風(fēng)流方向?qū)Ψ琅潘O(shè)備的影響,確保安全施工。

4 防治水安全技術(shù)措施

4.1 在過勘探探水位置后,必須先探后掘(短探短掘),探5m掘一米,由上向下每隔3m打一組探眼,勘探孔位置處每1m打一組探眼,(探眼位置為上、中、下呈扇形布置),每組3個(gè),眼深5m,以解除50采面水倉對(duì)工作面的威脅。

4.2 施工中一旦發(fā)現(xiàn)有透水預(yù)兆時(shí),必須停止作業(yè),查出原因采取有效措施進(jìn)行處理,防止事故擴(kuò)大,同時(shí)要通知受威脅地點(diǎn)人員撤退,并報(bào)告調(diào)度室。透水預(yù)兆有掛紅、掛汗、空氣變冷,出現(xiàn)霧氣、水叫、頂板淋水加大、頂板來壓、有臭味等。

4.3 做好排水工作,在機(jī)巷水倉安設(shè)水泵和排水管路,保證足夠的排水能力。要求水泵一臺(tái)工作,一臺(tái)備用。鋪設(shè)一趟直徑為4寸的排水管路。

5 預(yù)防瓦斯安全技術(shù)措施

5.1 瓦斯檢查員每班對(duì)氣體檢查次數(shù)不少于2次,還必須在勘探孔處掛瓦斯牌板,檢查后必須認(rèn)真填寫,發(fā)現(xiàn)異常時(shí)必須及時(shí)向跟班工長和調(diào)度室匯報(bào),采取措施進(jìn)行處理。

5.2 工作面回風(fēng)流中瓦斯?jié)舛瘸^0.8%或二氧化碳濃度超過0.8%時(shí),必須停止工作,撤出人員,采取措施進(jìn)行處理。

5.3 工作面風(fēng)流中瓦斯?jié)舛冗_(dá)到0.8%時(shí),必須停止用電鉆打眼;爆破地點(diǎn)附近20m以內(nèi)風(fēng)流中瓦斯?jié)舛冗_(dá)到0.8%時(shí),嚴(yán)禁爆破。每次爆破必須嚴(yán)格執(zhí)行一炮三檢和三人連鎖爆破制度。

5.4 勘探孔處體積大于0.5m3的空間內(nèi)積聚的瓦斯?jié)舛冗_(dá)到0.8%時(shí),附近20m內(nèi)必須停止工作,撤出人員進(jìn)行處理。

5.5 跟班工長必須在水倉處懸掛瓦斯便攜儀,掛便攜位置:距頂不大于0.3m,距幫不小于0.2m,隨時(shí)檢查該處的瓦斯?jié)舛惹闆r,發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。

6 頂板管理安全技術(shù)措施

①機(jī)巷鉆探期間各項(xiàng)施工技術(shù)要求必須符合規(guī)程要求。②過勘探孔段及上下兩側(cè)各打臺(tái)棚。③工作面杜絕空幫空頂現(xiàn)象,出現(xiàn)空幫空頂現(xiàn)象時(shí),用坑木背實(shí)或絞架抓幫接頂,采煤后及時(shí)封閉煤幫。④支柱不迎山等現(xiàn)象。⑤嚴(yán)格控制頂板。⑥跟班工長、班組長、驗(yàn)收員必須把該處作為管理重點(diǎn),確保時(shí)刻有人現(xiàn)場把關(guān)。

7 結(jié)束語

己16-17-21090上跨工作面綜合防治水技術(shù)增大安全的砝碼、節(jié)約了人力,物力的投入。成果顯著。確保己16-17-21090上跨工作面的安全生產(chǎn)。節(jié)約了時(shí)間,有目的、有計(jì)劃的進(jìn)行探放水,是己16-17-21090上跨工作面順利掘進(jìn)作出來巨大貢獻(xiàn)。