某煤矿井下探放水的现场施工及措施分析.pdf

总第208期 2020年第8期 机械管理开发 MECHANICAL MANAGEMENT AND DEVELOPMENT Total 208 No.8, 2020 实践与应用 D0110.16525/j . cnki. cnl4-1134/th.2020.08.085 某煤矿井下探放水的现场施工及措施分析 姜 胜 同煤集团永定庄煤业公荀， 山 西 大 同037024 摘 要 煤矿井下探放水施工是保障矿井安全的重要措施和手段。某煤层的运输巷道顶板往上l〇 m 左右存在 采空区积水问题， 对巷道掘进过程构成了严重威胁。基于此， 在分析巷道围岩性质的基础上， 详细设计了探放 水施工方案， 阐述了施工过程中需要重点注意的技术和安全措施。对施工过程中的相关数据进行监测， 表明该 方案在实践应用中取得了较好的效果,保障了运输巷道掘进过程的安全。 关键词 煤 矿 井 下 探 放 水 施 工 技 术 安 全 措 施 中图分类号TD745 文献标识码A 文章编号1003-773X202008-0199-03 引言 大量实践经验表明， 煤矿井下巷道掘进过程中， 巷道顶部采空区积水或者围岩积水导致的巷道顶板 漏水问题，是引发各类煤矿安全事故的重要原因之 一[ 1 ] 。 对于这类问题， 通常都是采用探放水施工技术 对其进行处理，通过这样的措施将采空区内或者围 岩内部的积水提前排走，从根本上解决巷道顶板漏 水现象[ 2 - 3 ] 。但是煤矿井下施工环境复杂， 探放水施 工过程中也容易出现各类施工问题，进而威胁井下 安 全 。 基于此,应针对探放水施工过程中的相关技 术和工艺进行深人分析和研究。在实践中不断总结 经验， 提升探放水施工技术水平， 确保施工安全[ 6 ] 。 1探放水施工工程总体情况 某煤矿企业的1536运输巷道处在整个采区的 南边， 该巷道沿着5号煤层底板进行掘进。 巷道的横 断面形状为矩形， 总长度为1 711 m,宽度和高度分 别为5.2 m和3.6 m。运输巷道所在的煤层以石炭系 煤层为主， 煤层的厚度范围为5.377.89 m，平均厚 度大小为6.83 m。煤层工作面附近区域没有出现明 显的断层以及其他不良情况，地质情况整体比较简 单 、 良好。1536运输巷道直接顶围岩属于炭质泥岩， 围岩的厚度范围在2.353.56 m，平均厚度为2.98 m。 煤矿开采过程导致围岩压力发生变化，使得运输巷 道顶板围岩存在断裂、 破碎等问题。 基本顶属于砂质 泥岩， 厚度范围为5.326.35 m,平均厚度为5 . m。 底板属于粗砂岩， 厚度范围为15.05〜 17.63 m ,平均 厚度为16.56 m。距离该运输巷道顶板10 m左右就 是空采区， 且空采区有积水。 直接导致巷道掘进时顶 板漏水， 对整个施工过程的安全构成了严重威胁。 基 于此， 为保障运输巷道的掘进过程安全， 在掘进过程 收稿日期 2020-04-29 作者简介 姜胜（ 1981） ，男， 毕业于太原理工大学采矿工程 专业， 助理工程师， 研究方向为探放水。 中有必要通过科学的手段进行探放水施工处理。 2煤矿井下运输巷道探放水施工方案设计 2 . 1 探放水施工方案设计和设备选用 巷道掘进过程中如果存在漏水问题就会对整个 巷道安全构成威胁， 引发各种水害事故。 针对上文所 述的实际情况，设计研究了探放水施工方案。通过 CMSI-8000/90型煤矿用深孔钻车进行钻孔施工。其 中， 钻探施工中用到的钻头直径为42 mm,钻孔施工 过程中用到的钻杆直径为65 mm, 钻孔深度设置为 70 m〇 2 . 2 探放水方案中的钻孔位置分布 为了尽可能保证运输巷道在掘进过程中的探放 水效果，在工作面迎头区域总共设置了7 个探放水 钻孔。为了方便描述， 将 7 个钻孔分别编号为K1 - K7。所有钻孔深度全部设置为70 m,钻孔整体上呈 现出扇形的分布特征。如 图 1所示为7 个钻孔在工 作面迎头区域的分布图。 K1 一K4 的作用主要是对顶板漏水问题进行控 制 ， 在距离顶板1 500 mm的区域进行钻孔， 不同钻 孔之间的距离设置为800 mm。所有钻孔的仰角全部 A3 丨 8 0 0 运 输 巷 道 1 板 控 制 钻 孔 K-P\ 迎 头 控 制 钻 孔 妄 道 中 心 线 5 2 0 0 1 - 1 正面图（ 单 位 mm 图 1探放水钻孔的位置分布情况 2 0 0 * 机械管理幵发 jxglkfbjb 第3 5卷 120 000 100 000 80 000 60 000 40 000 20 000 5 10 15 20 25 30 时 间 /d 4 钻孔过程中需要对相关的数据进行准确记录。 需要记录的数据包括煤层的厚度以及钻孔的深度 等。 每钻进10 m或需要对钻具进行更换时就进行一 次测量， 特殊情况下还需要实施孔斜测量。 安排专门 的瓦斯监测人员实时监测瓦斯浓度。如果发现瓦斯 浓度有急剧增大的趋势， 必须立即停止施工。 且所有 施工人员马上撤离到上风口位置，在采取相关措施 降低瓦斯浓度后才能够继续施工，否则不得继续钻 孔施工。钻探时如果已经探到水，则需要马上对水 压 、 水质以及水量进行检测， 并且及时将水排走， 避 免对钻孔施工过程造成不利影响。 需要注意的是， 钻 孔设计时还需要参考巷道的排水能力。 5 针对运输巷道探放水施工过程编制专门的应 急预案，明确施工过程中如果突发安全问题时对应 的应急措施。 4运输巷道探放水施工效果分析 4 . 1 探放水总水量统计 如 图 2 所示为探放水总水量随时间的变化曲 线。 从图中可以看出， 该运输巷道工作面经过探放水 钻孔施工后， 探放水总水量达到了 12万m3左右。 从 图中可以看出， 探放水刚开始阶段， 由于钻孔数量相 对较少并且存在钻孔被堵塞的情况，所以总体探放 水排水量变化不是非常明显。随着钻孔数量的不断 增多以及钻孔堵塞问题的解决，每日排水量出现了 快速增多的趋势。 经 过 近 1个月的排水， 运输巷道顶 板上部区域采空区积水已基本排除完毕，总排水量 基本不发生变化。 140 000 图 2探放水总水量随时间的变化曲线 4 . 2 钻孔水压效果评价 以K6 探放水钻孔为例，统计分析了该钻孔水 压随时间的变化情况,结果见下页图3。从图中可以 看出，K6 探放水钻孔刚开始时的水压为1.6 MPa左 右， 经过一段时间的探放水， 水压最终降低到了 1.36 MPa左右。虽然中间探放水过程中水压出现了一定 程度的波动， 但是总体的变化趋势是逐渐降低的。 监 测 过 程 中 发 现K6 钻孔水压最大值达到了 1.65 MPa,分析认为导致这种情况的原因主要为测量误 设 置 为 12 ,水平角各有不同， 其 中K1、K2 钻孔水 平角均为0 ，K3 和K4 钻孔水平角分别为-13度 和 1 3 。K5K7 的作用是对工作面迎头的漏水问 题进行控制，在距离顶板2 000 mm的区域进行钻 孔 ， 不同钻孔之间的距离设置为800 mm。K5K7 钻 孔的仰角全部设置为0 ， 水平角分别设置为- 8 、 0 和 8 。如 表 1所示为运输巷道探放水钻孔的位 置和角度情况。 根据上述的运输巷道探放水施工方案，为了保 障巷道掘进过程的安全,探放水钻孔超前保护距离、 巷道允许掘进距离以及帮距分别设置为40 m、 30 m 和 16 m， 如 图 1-2所示为运输巷道探放水施工方案 的断面示意图。 表 1运输巷道探放水方案中钻孔位置和角度情况 钻孔 编号 K1K2K3K4K5K6K7 仰角1212 1212000 水平角00-1313-80-8 与顶板的 拒离/mm 1 5001 5001 5001 5002 0002 0002 000 3煤矿井下运输巷道探放水施工及安全措施 1 根据探放水施工方案， 正式进行施工前需要 对钻孔附近巷道顶板支护情况进行详细检查。在与 工作面迎头距离2 000 mm的区域设置一排木桩， 木 桩之间的距离设置为500 mm,要求木桩牢牢顶住巷 道顶板和底板， 确保牢靠。然后在木桩上设置挡板。 目的在于防止钻孔施工过程中发生突水，对相关机 械设备造成损坏。 此外,在与工作面迎头距离4050 m 的区域设计临时水槽， 并且为之配备排水设施。 结合 实际情况采取合适的方法将临时水槽的水排至附近 采区水仓。 2 在安装钻机前要对附近支护安全情况进行检 查。 根据相关要求科学合理地安装钻机， 确保钻机自 身的牢靠性。钻机的送电和停电过程必须严格按照 规章制度执行。 为保障钻孔施工过程中的安全， 需要 在孔口部位安装相关的安全设施和装置，具体而言 包括钻杆逆止阀、 孔口管等。 钻孔过程中如果发现存 在问题，比如水压突然增大，发现附近煤壁存在片 帮 、 松软等问题， 必须马上停止施工,且不得将钻杆 拔出。 解决相关问题后才能够继续施工。 如果是水压 突然变大， 可以通过反压钻进方法进行钻孔施工， 且 在钻机中增加设置防喷设施。 3 探放水施工过程中， 方案的设计人员必须到 施工现场指导钻孔， 明确钻孔的数量、 角度、 深度以 及具体位置。在充分分析水文地质调查资料的基础 上计算得到积水区水压的大小。 E/ 起 2020年第8期姜胜某煤矿井下探放水的现场施工及措施分析201 . 1.2 1015202530 时间/d 图 3 K 6探放水钻孔水压随时间的变化情况 差的影响；其他钻孔出现堵塞导致K6 钻孔水压出 现局部升高；运输巷道顶板上部采空区积水水压自 身不稳定等。在后续的多次检测过程中均发现K6 钻孔的水压都保持在1.36 MPa左右。也就是说经过 一段时间的探放水，运输巷道顶板采空区的水压能 够保持稳定，这对运输航道的掘进过程安全提供了 坚实的保障。 参考文献 [ 1 ] 刘国卫， 王超.留设小煤柱的掘进工作面采空区积水疏放技术 [J].内蒙古煤炭经济， 2019276;103. [ 2 ] 张云峰.近距离煤层开采上覆采空区积水防治技术研究[J].神 华科技， 2017,151235-37;55. [ 3 ] 李见波， 尹尚先.积水采空区下布置巷道安全距离研究[J].煤矿 安全， 2016,471 63-66. [ 4 ] 王海龙.掘进巷道地质探放水施工设计与安全措施[J].山东煤 炭科技， 20192178-180. [ 5 ] 魏展航.煤矿井下探放水措施分析研究[J].能源技术与管理， 2017,425 82-83； 111. [ 6 ] 张少秋， 吴秀仪， 郭哲， 等.浅析平硐穿越采空区的探放水技术 [J].铜业工程， 2019 1 85-87. 编辑 贾娟 On-site Construction and Analysis of Measures for Exploration and Discharge in a Coal Mine Jiang Sheng Yongdingzhuang Coal Company, Datong Shanxi 037024 Abstract The underground water exploration and discharge construction is an important measure and means to ensure mine safety. About 10m up the roof of a certain coal seam transportation roadway has the problem of water accumulation in goaf, which poses a serious threat to the roadway excavation process. Based on the analysis of the surrounding rock properties of the roadway, the construction scheme of water exploration and discharge is designed and studied in detail, and the technical and safety measures that need to be paid attention to in the construction process are expounded. Monitoring the relevant data in the construction process shows that the scheme has achieved good results in practical application and ensured the safety of the tunneling process of the transport roadway. Key words underground coal mine; water exploration; construction technology; safety measures 上接第1S4 页） [5]石作松.煤矿辅助运输系统及无轨胶轮车的应用改进[J].机械 （ 编 辑 贾 娟 研究与应用， 20184 219-220. Application of Trackless Rubber Wheels in Auxiliary Transportation of Coal Mine Liu Jinwen Yanya Coal Company, Datong Coal Mine Group, Datong Shanxi 037003 Abstract According to the WqC type rubber wheel used in Tashan Sanpan area of Yanya Coal Industry Company of Datong Coal Mine Group, the technical parameters, applicable conditions, application advantages, use and safety precautions are analyzed in detail to provide technical support for the correct use of the WqC type rubber wheel car, thus reducing the failure rate of the coal mine explosion-proof rubber wheel car, improving the transportation efficiency of rubber wheel car and ensuring the safe and efficient transportation of the rubber wheel car without rail. Key words coal mine; trackless rubber wheel; technical parameters; applicable conditions; advantages; matters needing attention .7 . 6 M W/出爷