毛振西

圈定法煤礦井下采空區(qū)探水技術(shù)研究

毛振西

(山西省煤炭職工培訓(xùn)中心，山西 太原 030012)

傳統(tǒng)的以密集鉆孔布置的方法探查采空區(qū)積水的探放水技術(shù)有不便組織實施的實際問題。本文論述了通過多向鉆孔的交匯，以合理選擇鉆探地點、鉆孔方向、鉆孔深度的方法，進而圈定一次掘進安全區(qū)域的圈定法探放水方法。這種探放水方法具有施工組織簡單、探水作業(yè)量小、探水有效性高的特點。

采動空間積水;防治水;圈定法探放水技術(shù)

1 圈定法探水技術(shù)的研究背景

煤礦防治水工作的重要內(nèi)容之一就是井下探放水工作，有效的探放水工作是煤礦防治水工作的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的采空區(qū)探放水作業(yè)是在一個掘進工作面以布置密集鉆孔的方式探查采空區(qū)位置及其積水情況(見圖1)，可以稱之為放射法探放水技術(shù)。但是實際經(jīng)驗證明，這種探放水方法有很多不足之處，主要是一次探水只能在一個掘進頭進行;完成規(guī)定數(shù)量的探放水鉆孔需要的探水作業(yè)時間長、難度大，因而在實際的探放水工作中，大多數(shù)煤礦都不能做到《煤礦防治水規(guī)定》規(guī)定的探放水鉆孔密度要求，這樣常導(dǎo)致因有漏探的采空積水區(qū)或巷道積水造成的礦井水害事故發(fā)生。本文論述了以圈定開采安全區(qū)范圍的方法實施井下工作面順槽掘進的探放水工作，稱之為圈定法探水技術(shù)。

2 圈定法探水技術(shù)作業(yè)的組織實施

2.1 基本思路

圈定法探水是通過合理選擇探水地點、探水方向及深度，通過鉆孔交匯圈定掘進安全區(qū)域的方法，這是不同于以布置密集鉆孔探查采空區(qū)的放射法探水的關(guān)鍵所在。需要說明的是：對于在圈定掘進安全區(qū)域過程中遇到的采空區(qū)，還需要進行專門的小范圍內(nèi)的放射法探水作業(yè)，從而準確探查采空區(qū)范圍及積水積氣情況。這時侯對于還需要進一步探查的采空區(qū)已經(jīng)限定在一定范圍內(nèi)，此時再采用放射法準確探查采空區(qū)范圍及積水情況的工作量已大為減少(見圖2)。圈定法井下探放水技術(shù)對于目前大多數(shù)煤礦普遍裝備長距離探水設(shè)備，同時對井田內(nèi)構(gòu)造簡單、煤層產(chǎn)狀較穩(wěn)定的開采技術(shù)條件來說是一種安全有效且具有實際操作性的探放水方法。

圖1 放射法探水示意圖

圈定法探放水技術(shù)可以在多個地點進行探放水作業(yè)，減少了在掘進頭的作業(yè)時間及掘進探水工作量，減少探放水作業(yè)鉆孔數(shù)量，增加掘進探水作業(yè)的安全性。

圖2 圈定法探水中局部放射法探放水示意

2.2 作業(yè)組織

本文以在薄煤層回采工作面順槽掘進中探水，探水鉆機有效鉆進深度80 m，探放水設(shè)計超前距40 m，一次允許掘進距離30 m，幫距20 m，掘進巷道寬度3 m為例進行圈定法探水技術(shù)研究。

對于已經(jīng)形成在用回采工作面的礦井(見圖3)，靠近在用回采工作面的下一個回采工作面的順槽掘進巷道的探放水工作將變得簡單。

圖3 圈定法探放水作業(yè)示意圖

2.2.1 初始探水作業(yè)的實施

初始探水點位置從在用工作面順槽端口距離采區(qū)巷道70 m處的O點實施，探水超過38 m(工作面間煤柱15 m+巷道寬度3 m+幫距20 m=38 m)，在采區(qū)巷道O'點探水，探水距離超過70 m(超前距40 m+允許掘進距離30 m=70 m)，這樣就以O(shè)、O'兩點分別探水并形成鉆孔交匯，從而圈定首次掘進30 m的安全掘進區(qū)域，以此達到放射法探水超前距40 m，一次允許掘進距離30 m，幫距20 m的探放水工作所達到的探查效果。而如果用放射法探查該安全掘進區(qū)域，則需要15個70 m以上的探水鉆孔，從施工難度、鉆孔數(shù)量、施工作業(yè)點選擇、施工作業(yè)組織等方面，圈定法探水具有較明顯的優(yōu)勢。

2.2.2 其它循環(huán)探水作業(yè)的實施

圈定法探水同樣遵循循環(huán)推進的探水作業(yè)進程，即每一次圈定只為一次安全掘進提供保障。由于巷道分布條件的變化，初始探水以外其它循環(huán)的探水作業(yè)將與初始探水作業(yè)有所不同(見圖3)。第二次探水循環(huán)作業(yè)從已安全掘進30 m的掘進工作面位置以約外斜26°30'角度施工1'鉆孔，鉆孔深度超過79 m;從在用回采工作面順槽距現(xiàn)掘進工作面位置70 m(超前距40 m+掘進距離30 m=70 m)的順槽位置垂直施工1號鉆孔，鉆孔深度為工作面間煤柱15 m+巷道寬度3 m+安全圈定需要探水深度36 m=54 m，這樣以1號鉆孔、1'鉆孔鉆進交匯后形成的圈定區(qū)域，結(jié)合初始探水已施工的鉆孔，實現(xiàn)了第二次探水循環(huán)圈定的再次掘進30 m的安全范圍需要。以此方法繼續(xù)實施2、2'鉆孔圈定下次掘進的安全范圍。這樣，可以通過兩個方向的鉆孔施工，提供每一次掘進的安全探查需要，這種方法的實質(zhì)就是利用上次探水圈定的部分安全區(qū)域結(jié)合本次探水新增的探水安全區(qū)域，形成一個符合設(shè)計的幫距和超前距的探水作業(yè)要求。需要指出的是：從已有巷道施工的探水孔實際上是在已有巷道探水施工中為進行下一個巷道探水作業(yè)同時施工的鉆孔。也就是說計劃掘進巷道的探水作業(yè)實際上每次掘進探水只施工一個(組)方向的鉆孔，其安全掘進范圍的圈定是通過上次掘進施工的鉆孔結(jié)合其他循環(huán)施工的鉆孔共同圈定。因此，放射法探水作業(yè)需要一個提前的、整體的施工組織安排。

3 結(jié)論

圈定法探水技術(shù)適用于計劃探水區(qū)域存在已有巷道，通過已有巷道提前施工部分探水鉆孔。對于探水掘進區(qū)域附近沒有已有巷道的探水區(qū)域，放射法探水還是必須要采取的探水作業(yè)方式。對于存在較多采空區(qū)威脅的區(qū)域，在無法準確掌握原有開采區(qū)域的情況下，如果采用放射法探水，探水工作量將非常繁重，為保證掘進區(qū)域的安全，條件具備時我們也可以利用圈定法進行探水作業(yè)，這時，我們可以利用掘進區(qū)域附近的舊系統(tǒng)井巷工程實施圈定法探水作業(yè)。圈定法探水作業(yè)不是一種適合各類條件的探水方法，而是在具備一定條件下的探水作業(yè)方法，它可以為我們在一定條件下的探水作業(yè)提供一種安全、簡捷的作業(yè)方式。實際工作中應(yīng)該采用放射法、圈定法探水相結(jié)合的探水作業(yè)方式以徹底排查開采區(qū)域附近采空區(qū)情況。

本文是以薄煤層探水為例進行研究，對于煤層厚度較大的區(qū)域，實際探水作業(yè)應(yīng)遵循《煤礦防治水規(guī)定》的要求，按每組鉆孔終孔垂距不大于1.5 m的要求，即圈定時采用成組的鉆孔實施圈定法探水作業(yè)。圈定法探水作業(yè)減輕了探水作業(yè)鉆孔數(shù)量，但其圈定范圍內(nèi)有較大范圍的空白區(qū)沒有探水鉆孔，在回采工作面回采時，還應(yīng)分階段采用鉆孔探水的方式進行工作面內(nèi)的進一步探查，以徹底排除采空區(qū)積水威脅，同時圈定法探水作業(yè)的實施還為采用物探和鉆探相結(jié)合的探水作業(yè)提供了更加合理的多種方法的綜合探查空間。

Technology Research on Determination Method in Exploring Water of Coal Mine Goaf

Mao Zhen－xi

n the traditional dense borehole layout method detection and drainage technology of exploring goaf seeper has the practical problems that the organization and implementation is inconvenience.This paper discusses the reasonable selecting drilling sites，the direction of drilling，drilling depth by multidirectional drilling convergence method，and delimit a driving safety area delimitation exploration and drainage water method.The exploration and drainage water method has the characteristics that construction organization is simple，exploring water amount is small，water exploration effectiveness is high.

Mining space seeper;Prevention and control of water;Determination method detection and drainage technology

TD745+.2

A

1672－0652(2011)12－0051－03

2011－11－23

毛振西(1964—)，男，內(nèi)蒙古赤峰人，1985年畢業(yè)于山西礦業(yè)學(xué)院，高級工程師，主要從事煤礦防治水技術(shù)培訓(xùn)，煤礦防治水工程設(shè)計審查、防治水工程驗收，礦井水害事故調(diào)查等工作，(E－mail)mzxi@sohu.com