馬亞民

（山西潞安集團蒲縣新良友煤業(yè)有限公司，山西 臨汾 041206）

1 概 述

山西潞安集團蒲縣新良友煤業(yè)有限公司2101巷位于井田一采區(qū)，巷道設計長度為960m，巷道斷面規(guī)格為寬×高=4.5×3.5m，巷道掘進煤層為山西組中下部2#煤層，煤層傾角-2～2°，煤層平均厚1.95m，容重1.35t/m3，煤層直接頂為粉砂巖，厚度為4～8m，有0.6～1.55m的砂質泥巖偽頂，頂板為泥巖，厚度為1～3m。工作面采用綜合機械化掘進工藝，截止目前巷道已掘進220m。

根據山西潞安蒲縣新良友煤業(yè)有限公司相關資料統計，整合前煤礦正常涌水量為12m3/d，最大涌水量為18m3/d，其核定生產能力為0.3Mt/a，經整合后生產能力提高為0.6Mt/a，采用富水系數法對2號煤層進行礦井涌水量預算，擴大生產能力后，2及3號煤層礦井正常涌水量為24m3/h，最大涌水量為36m3/h，施工巷道充水水源主要來自上覆巖層裂隙水。

2101巷掘進前期，工作面采取超前鉆探的方法進行工作面水害防治，但是通過實際應用發(fā)現，探放水施工后效果不佳，施工巷道后期掘進時經常出現頂板淋水現象，最大淋水量大3.2m3/h，出現兩次透水事故，透水量共計達329m3。

2 煤礦防治水工作存在的問題

2.1 水文地質資料不全面

由于礦井水文地質資料不全面，致使2101巷在生產活動中對采掘煤層水文地質情況（主要包括礦井充水源、礦井老空區(qū)、老窯水分布情況等）不了解，從而導致巷道掘進時探放水設計不合理，探水施工效果差，如2101工作面回采過程中受上覆巖層采空區(qū)積水影響，造成工作面回采至180m段頂板出現淋水現象，工作面被迫停產。

2.2 探放鉆孔布置不合理

1）巷道前期鉆孔布置方式：2101巷在掘進前期工作面每50m布置一排探水鉆孔，鉆孔布置在距頂板往下1.0m煤壁處，共計三個，鉆孔間距為1.5m，鉆孔直徑為75mm，鉆孔深度為60m，仰角為8°。

2）主要存在問題：工作面布置探水鉆孔相對較少，鉆孔形成的探測扇區(qū)未完全覆蓋整個頂板含水區(qū)域，而且單孔深度為60m，鉆孔終孔位置位于積水邊緣，部分鉆孔未能完全進入積水區(qū)，導致多數鉆孔為干孔現象，不能有效地進行探放水施工。

2.3 封孔工藝落后

1）原封孔工藝：2101巷在掘進前期設計探水鉆孔封孔長度為11m，鉆孔施工12m進行擴孔處理，擴孔后鉆孔直徑為120mm，然后對鉆孔內埋入長度為3.0mPVC管，并采用膨脹水泥進行封堵。

2）主要存在的問題：2101巷掘進煤層為二疊紀下統山西組煤層，煤層不穩(wěn)定，易破碎，受巷道掘進影響工作面煤體內形成“應力三區(qū)”帶，分別為應力破壞區(qū)、破壞減弱區(qū)和應力穩(wěn)定區(qū)，而原封孔段位于破壞減弱區(qū)內，封孔長度不足；同時工作面煤體破碎嚴重，膨脹水泥封孔時對煤體裂隙滲透能力差，通過檢測發(fā)現，最大滲透長度不足0.5m，導致封孔質量差，在放水時很容易出現孔口管竄動、煤壁滲水現象。

2.4 安全措施不到位

1）前期安全措施：2101巷掘進前期在放水前在鉆場附近施工一條臨時排水溝與盤區(qū)水倉連接，對鉆場附近頂板支設一排木柱，共計4根，木柱間距為1.0m。

2）主要存在問題：2101巷頂板上覆巖層裂隙水預計含水量為6433m3，水壓為1.4～2.1MPa范圍內，積水量及水壓大，由于鉆場煤壁相對松軟，放水時受水流沖擊作用下煤壁極易垮落，造成封孔管暴露，降低了封孔質量，從而導致透水事故。

3 對策措施

3.1 加強煤礦防治工作力度

1）加強水文地質資料收集：煤礦企業(yè)應加大對礦井水文地質資料收集、管理力度，定期對礦井周邊及上覆巖層水文地質資料進行采集、更新，井田內采區(qū)工作面在設計布置時盡量避開構造含水層以及老窯水、老空水區(qū)域，減少水害對采掘工作面施工過程中產生影響。

2）完善防治水工作管理制度：礦井內掘進工作面必須嚴格執(zhí)行“有掘必探、有疑必探、先探后掘”的探放水原則，嚴格控制巷道安全掘進范圍，詳細掌握巷道掘進過程中可能揭露的地質構造，并對其含水情況進行合理分析，消除巷道掘進水害隱患。

3.2 優(yōu)化探水鉆孔布置

1）鉆孔布置要求：根據后期水文地質資料顯示2101巷主要來自于上覆巖層裂隙水威脅，四鄰無其他水害，所以工作面一排仰斜探水鉆孔，鉆孔成扇形布置，鉆孔深度為120m，采用探測120m，掘進90m，循環(huán)往復進行，超前探測期間幫距為25m。

2）鉆孔布置參數：通過優(yōu)化后工作面共計布置5個（1#-5#）探水鉆孔，鉆孔布置在距頂板1.5m煤壁處，仰角為9°，鉆孔終孔位置位于頂板往上16m處裂隙巖體內，如圖1所示。1#鉆孔水平角為0°，2#、4#鉆孔水平角為10°，3#、5#鉆孔水平角為20°

圖1 2101巷優(yōu)化后探水鉆孔布置示意圖

3.3 提高封孔質量

通過技術研究決定采用煤屑量法確定封孔長度，以及采用“兩堵一注”新型封孔工藝。

1）封孔長度確定：通過在煤壁施工三個實驗鉆孔，鉆孔深度為40m，仰角為9°。直徑為75mm，三個鉆孔在施工過程中詳細記錄每米產生煤屑量，通過記錄發(fā)現，三個鉆孔在0～5m范圍平均產生的煤屑量為3.9kg/m3，在5～13m范圍內平均產生的煤屑量為3.2kg/m3，在12～40m范圍內平均產生的煤屑量為2.2kg/m3，由此可判斷，在掩體12m后處于應力平衡狀態(tài)，最終確定封孔長度為13m。

2）“兩堵一注”新型封孔工藝：①仰斜鉆孔施工14m后及時對鉆孔進行擴孔施工，擴孔后鉆孔直徑為130mm，擴孔長度為13m，擴孔后對鉆孔內安裝3節(jié)長度為3.5m，直徑為108mmPVC孔口管；②孔口管安裝在管與孔壁之間埋入一根直徑為16mm注漿軟管，然后采用膨脹水泥對封孔口及底部進行封堵，形成密閉環(huán)形空間，封堵長度不得低于0.5m，如圖2所示；③封堵后采用注漿機對環(huán)形空間高壓注入聚氨酯粘合劑，注漿壓力不得低于1.2MPa；④孔口管固定2h后對鉆孔高壓注水進行耐壓試驗，注水壓力為水壓的1.5-2倍，注水時間不得低于15min，注水過程中未發(fā)現鉆孔竄動或煤體滲水即可視為封孔合格。

圖2 仰斜鉆孔“兩堵一注”新型封孔工藝示意圖

3.4 安全技術措施

為了提高巷道探放水施工安全，防止工作面透水事故發(fā)生，對鉆場煤壁及頂板采取“玻璃鋼錨桿+W型玻璃鋼帶+撞楔超前支護”聯合措施進行維護，同時對巷道排水設施進行優(yōu)化。

1）鉆場煤壁維護：①鉆場煤壁共計施工四排縱橫交錯W型玻璃鋼帶，橫向第一排鋼帶施工在距頂板1.0m，與頂板平行布置，鋼帶長度為4.0m，第二排鋼帶與第一排間距為1.5m，每根橫向鋼帶配套3根長度為2.0m左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，錨桿間距為1.5m，如圖3所示；②縱向鋼帶與橫向鋼帶成“井”字型布置，縱向鋼帶長度為2.5m，鋼帶排距為3.0m，每根鋼帶配套兩根玻璃鋼錨桿，錨桿間距為1.0m。

圖3 鉆場煤壁、頂板聯合支護斷面示意圖

2）頂板維護：為了防止頂板冒落、破碎現象，決定對鉆場煤壁頂板施工一排撞楔超前支護，撞楔超前支護主要由長度為3.5m，直徑為30mm鋼針組成，共計10根，鋼針施工在設計頂板位置且垂直煤壁布置，鋼針間距為0.5m。

4 結 論

2101巷在后期掘進過程中共計施工40個仰斜鉆孔，其中29個為濕孔，11個為干孔，共計放水量為6119m3，平均水壓為1.57MPa，在放水期間鉆孔未出現竄動、煤壁滲水現象，鉆場煤壁及頂板未發(fā)生垮落、破碎現象，受F6斷層充水影響工作面放水后頂板最大淋水段位720～737m范圍，淋水量為1.24m3/h，其它段平均淋水量不足0.3m3/h，基本消除了頂板裂隙水害，保證巷道安全快速掘進，取得了顯著應用成效。