武二鵬

摘 要：封閉不良鉆孔是引起礦井出現(xiàn)安全事故的一個(gè)重要方面，305603進(jìn)風(fēng)巷工作面遇封閉不良鉆孔。采用勘探鉆孔查明鉆孔導(dǎo)水原因后，進(jìn)行疏水以及底板注漿工作，并制定了有效的安全技術(shù)措施。最后保證掘進(jìn)工作面以及回采工作面的安全通過(guò)封閉不良導(dǎo)水區(qū)域。

關(guān)鍵詞：巷道掘進(jìn);承壓水;鉆孔;注漿加固

鉆探是地質(zhì)勘探最為常用的技術(shù)手段，普遍應(yīng)用于地質(zhì)勘探的各個(gè)階段。一般情況下鉆孔勘探完畢之后，都應(yīng)按照相關(guān)要求進(jìn)行封孔，但由于封孔設(shè)計(jì)、封孔技術(shù)條件以及封孔工藝影響，一些鉆孔的封孔質(zhì)量欠佳。當(dāng)井下工作面揭露到這些封閉不良鉆孔，同時(shí)這些鉆孔與含水層連接時(shí)，就會(huì)給工作面的正常生產(chǎn)掘進(jìn)造成嚴(yán)重威脅。

根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料，每年因?yàn)榉忾]不良鉆孔導(dǎo)致的礦井安全事故發(fā)生達(dá)到百起，嚴(yán)重影響礦井的安全生產(chǎn)。因此，必須高度的重視?，F(xiàn)階段針對(duì)封閉不良鉆孔的防治措施一般是施工超前探測(cè)鉆孔，對(duì)前方進(jìn)行探測(cè)，若鉆孔出水，不僅可以將鉆孔當(dāng)作疏水孔，而且可以作為注漿鉆孔，隔離含水層。

1 礦井概況

山西某礦的可采煤層達(dá)到6層，全區(qū)可采煤層有3、5、10、15號(hào)煤層，2號(hào)以及16號(hào)煤層局部可采。礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為300萬(wàn)t/a，采用斜井、平硐開(kāi)拓方式，目前井下正常生產(chǎn)開(kāi)采1水2水平5號(hào)煤層及3水平10號(hào)煤層。根據(jù)有關(guān)地質(zhì)勘探資料，現(xiàn)階段礦井生產(chǎn)涌水主要來(lái)至于三疊系承壓含水層。礦井在掘進(jìn)305603回采工作面進(jìn)風(fēng)巷時(shí)，掘進(jìn)到設(shè)計(jì)里程489.5m位置時(shí)，一勘探鉆孔因封孔不良出現(xiàn)涌水，經(jīng)過(guò)測(cè)量，鉆孔涌水量達(dá)到55m3/h，水壓為0.20MPa。為了準(zhǔn)確探明該鉆孔導(dǎo)通的含水層，在305603進(jìn)風(fēng)巷掘進(jìn)工作面施工勘探鉆孔，進(jìn)行探查，結(jié)果表明，該勘探鉆孔主要與煤層底板的三疊系含水層連通。

2 疏水降壓以及注漿改造

2.1 涌水量計(jì)算

巷道掘進(jìn)遇到封孔不良鉆孔，對(duì)鉆孔的透水量計(jì)算可以根據(jù)“塞子模型”進(jìn)行。從封孔不良鉆孔內(nèi)涌出的水看作是封閉鉆孔的塞子失去作用，引起承壓水涌出。若設(shè)定鉆孔突水面積為A，水流速度V，則突水量Q的計(jì)算公式為：

Q=A×V

根據(jù)勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能原理，設(shè)底板承壓水水頭高度為h，則有下述公式：

，從而水流速度

其中：m表示涌水質(zhì)量（kg）;K表示突水系數(shù)（無(wú)量綱）;g表示加速度（9.8m/s2）。

2.2 治理方案

針對(duì)305603進(jìn)風(fēng)巷工作面出現(xiàn)封閉不良地質(zhì)鉆孔涌水情況，為了確保巷道掘進(jìn)工作的正常開(kāi)展，在該進(jìn)風(fēng)巷施工3個(gè)鉆孔，用做疏水鉆孔，具體的鉆孔布置如圖1所示。3號(hào)鉆孔穿過(guò)5號(hào)煤層底板的粗砂巖含水層后鉆進(jìn)到底板5m，鉆孔的鉆進(jìn)總深度達(dá)到96.3m。具體鉆孔施工以及鉆孔位置如表1所示。

經(jīng)過(guò)12個(gè)月的時(shí)間的疏水，疏水鉆孔中的水量以及水壓變化從開(kāi)始的較快下降到后期緩慢降低。到對(duì)鉆孔進(jìn)行封孔前水壓降低為0.12MPa，涌水量降低至10m3/h，采用的注漿漿液為水、水泥漿，配合比為1：1，在1t的水泥之中添加約40kg的速凝劑，注漿鉆孔總的注漿水泥用量達(dá)到4.85t，注漿壓力控制在4MPa。

為了驗(yàn)證注漿鉆孔的注漿效果，需要施工檢查孔，具體的檢查孔布置如圖1所示，鉆孔的終孔位置為該含水層底板下0.7m。經(jīng)過(guò)前期的長(zhǎng)時(shí)間疏水工作，地下水的水壓以及鉆孔的涌水量都大幅的降低，檢驗(yàn)孔封孔前的水壓在1.1MPa，涌水量在9m3/h，注漿參數(shù)與疏水鉆孔一致，總的注漿量為1t水泥，注漿總耗時(shí)為1.8h，注漿壓力選定為4MPa。

通過(guò)采用探水（疏水）鉆孔，檢驗(yàn)鉆孔以及注漿量情況可以知道，采用疏水以及注漿后，該范圍內(nèi)的含水層水量及壓力已經(jīng)得到了明顯的控制，注漿效果明顯。疏水以及注漿工作的開(kāi)展，降低了底板水壓，增強(qiáng)了隔水層的強(qiáng)度及承載能力，保證了巷道掘進(jìn)的安全。

在巷道掘進(jìn)工作面鋪設(shè)2趟排水管路，直徑分別為100mm、150mm，正常情況下用100mm管路進(jìn)行排水工作，將掘進(jìn)工作面積水排出。當(dāng)工作面涌水量增加時(shí)，兩趟排水管路同時(shí)工作。在巷道內(nèi)布置2臺(tái)水泵，排出流量為80m3/h，型號(hào)為BQS80-37N，一臺(tái)工作，一臺(tái)備用。

2.3 應(yīng)急措施

工作面涌水量突然增大時(shí)，必須將水泵、電源、排水管路處于良好狀態(tài)，保證備用水泵可以隨時(shí)可以啟動(dòng);提前準(zhǔn)備好錘子，木鍥等材料，必要時(shí)對(duì)涌水鉆孔進(jìn)行封堵。對(duì)鉆孔進(jìn)行封堵之前需要保證掘進(jìn)巷道頂板完好，支護(hù)到位，除水泵之外的機(jī)電設(shè)備全部處于停電閉鎖狀態(tài);涌水鉆孔附近位置的支撐應(yīng)到位，保證頂板以及兩幫的穩(wěn)定;若工作面突發(fā)涌水時(shí)，應(yīng)在保證自身安全前提下積極采取措施，進(jìn)行搶救，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法進(jìn)行有效控制時(shí)，及時(shí)將人員撤離至安全地點(diǎn)，同時(shí)啟動(dòng)礦井水災(zāi)安全應(yīng)急預(yù)案。

同時(shí)加強(qiáng)掘進(jìn)工作面通風(fēng)，增強(qiáng)對(duì)鉆孔附近有毒有害氣體濃度監(jiān)測(cè)的頻率，隨時(shí)測(cè)量瓦斯?jié)舛?，若發(fā)現(xiàn)瓦斯涌出異常，及時(shí)采用應(yīng)急措施。

3 總結(jié)

305603進(jìn)風(fēng)巷掘進(jìn)工作面掘進(jìn)時(shí)遇到封孔不良地質(zhì)鉆孔，該鉆孔直接連通煤層底板承壓含水層。采用疏水鉆孔進(jìn)行疏水并對(duì)隔水層進(jìn)行注漿修復(fù)，有效的保證了巷道的掘進(jìn)安全。疏水鉆孔經(jīng)過(guò)12個(gè)月的疏排，鉆孔的涌水量及水壓變化呈現(xiàn)出在初期下降較快，后期下降緩慢，最后趨于穩(wěn)定的趨勢(shì)。通過(guò)疏水工作的開(kāi)展，有效降低了煤層底板承受到的水壓力，并通過(guò)鉆孔注漿增加了底板的承載能力，保證了掘進(jìn)巷道的安全。

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