1、浅谈北翼运输石门掘进工作面探放水技术-赵善成摘要：本文介绍了新兴煤业公司北翼运输石门掘进过程中，遇须家河第四段裂隙带突发涌水后，积极组织开展探放水工作，并取得较好效果，为碛头安全施工创造了良好基础。关键词：探放水 钻孔 挡水墙 安全措施一、矿井水文地质情况井田内须家河组第六段（T 3xj6）、第四段（T 3xj4）、第二段（T 3xj2）和嘉陵江组（T 1j）的地层均有出露。砂岩和灰岩裂隙、溶蚀裂隙比较发育，利于地下水的补给、运移和排泄，为含水层。泥岩、砂质泥岩除浅部含弱风华裂隙水外，一般结构致密，裂隙不发育，为隔水层。含水层和隔水层常以互层形式出现，在天然条件下，各含水层间不发生水力联系。须
2、家河组第六段（T 3xj6）、第四段（T 3xj4）、第二段（T 3xj2）的砂岩和嘉陵江组（T 1j）的灰岩对矿井有直接充水有影响（一）含水层井田内除嘉陵江灰岩岩溶裂隙较发育外，二、四、六段砂岩，特别是第四段砂岩，含水性较强，是矿区主要含水层。1须家河组第六段（T 3xj6）砂岩裂隙含水层为灰白色厚层状细至中粒砂岩，厚 49.58m，出露泉水 2 个，富水性弱，此层为 上含煤段直接顶板充水含水层。水质类型为重碳酸钙型水。2须家河组第四段（T 3xj4）砂岩裂隙含水层岩性为灰白色厚层状中粒砂岩，厚 99.0m，出露面积 1.87 km2，浅部基岩裂隙发育，冲沟横切，受水条件较差，全层分布泉点
3、6 个，出露标高一般为 400500m。揭穿此层的钻孔有 19 个，ZK112 号钻孔单位涌水量为 0.0889L/s.m。本层富水性弱至中等，是区内主要含水 层之一，为中含煤段直接顶板、上含煤段直接底板充水含水层。水质类型为重碳酸钠型水。3须家河组第二段（T 3xj2）砂岩裂隙含水层岩性为灰白色厚层状中粒砂岩，厚 204m，出露面积 4.07 km2，基岩裂隙较发育，砂岩坚硬，抗蚀力强。本 层泉水出露较多，一般标高在 600800m，是区内沟流源头之一。此层 富水性弱至中等，是区内主要含水层之一，为中含煤段直接底板充水含水层。水质类型为重碳酸、硫酸 钙、 镁型水。4须家河组第一段（T 3xj
4、1）中上部砂岩裂隙含水层厚约 76m 的细至中粒砂岩，与须二段含水层有水力联系，是矿井主要含水层之一，为 K12 煤层顶板充水含水 层。5嘉陵江组（T 1j）灰岩岩溶、裂隙含水层本层出露于背斜轴部，面积为 0.28km2，钻孔仅揭露顶部地层，参阅有关资料，嘉陵江组灰岩厚度为 314578m 。岩溶裂隙较发育，但不均匀，此层含承压水，ZK33 号钻孔，在标 高0m 揭穿灰岩，静止水位高出孔口 11.80m，单位涌水量为 0.3711L/s.m，属于含水中等的含水层，上距 K13 煤层 131m。水质为硫酸、重碳酸钙、镁型水。从开采实践证明，嘉陵江组（T 1j）灰岩水对 K12、K13 煤层开采有
5、充水影响，曾 发 生 过 伤 亡 事 故 。（二）隔水层1须家河组第五段（T 3xj5）砂泥岩隔水层岩性以泥岩为主，含煤 49 层，厚 58.6m，地表无泉水出露；矿坑井多以 干燥、潮湿为主，为隔水层。2须家河组第三段（T 3xj3）砂泥岩隔水层岩性以泥岩为主，含煤 23 层，厚 18.6m，地表、矿坑均无地下水出露，为 一隔水层。3须家河组第一段（T 3xj1）下部泥岩隔水层本层总厚 155.62m，出露面积 2.09km2，下部有厚 131m 的泥岩夹薄层粉砂岩及细砂岩。地表无泉水出露，是一相对隔水层，对抑制三叠系下统嘉陵江组（T 1j）灰岩水与上部的水力 联系有一定的作用。（四）矿井充水
6、条件矿井充水因素有二个，一是地表水；二是含水层。1地表水：由于矿区地势陡峭，地形高差大，地表水易于排泄。但本井田为倾斜煤层，煤层距离地表较近，少量地表水可通过采动裂隙砂岩含水层和岩溶裂隙渗入地下，成为矿井主要充水水源。2含水层：井田内除嘉陵江灰岩岩溶裂隙较发育外，二、四、六段砂岩，特别 是第四段砂岩，含水性较强，是 矿 区主要含水层。（五）采空区情况矿井北翼采区+160m 水平+340m 水平为原富盛煤矿（现已关闭），主要开采的是外、中煤组的 k4、k8 煤层 ，矿井外煤组被水淹没。二、巷道基本情况北翼运输石门开口位于须家河组第二段，分别穿越须家河组第三段、第四段，最后揭露须家河第五段 K4
7、煤 层，巷道上部+160m 水平+340m 水平为富盛老窑。巷道设计长度 300 米，采用半圆拱形锚喷支护方式，主要用于北翼采区运输和进风。2010 年 1 月 29 日矿井北翼运输石门掘进至须家河四段中下部时， 碛头左 侧底板和帮壁突发涌水，水量约 300m3/h，水压 2.94Mpa，导致巷道停止施工。待自然泄水 2 个月后，水量和压力逐渐减小，开始探放水工作。三、探放水目的减小碛头涌水量和降低水压，保证碛头安全施工。四、探放水工作（一）探水前的准备工作：1加强作业点附近前后 20 米巷道支护，并在工作面碛头打好坚固的立柱和拦板。2清理巷道，疏通水沟，保证水沟通畅。3在探放水地点或附近安设
8、专用电话。4测量和防探水人员必须亲临现场，依据设计，确定主要探水孔的位置、方位、角度、深度以及钻孔数目。5配备专职瓦斯员及电工。6保证躲避场所及避灾路线的畅通。7保持水仓底水位排水。（二）探水要求：1探放水工作由三人组成探水小组，必须设一名跟班科长负责，以确保按顺序作业。2在钻眼过程中，工作人员必须精力集中，注意观察钻眼钻进情况。3如发现煤岩变松、片帮、来 压或钻孔中在压力水、水量突然增大或出现有害气体等现象时，必须立即停止钻进，但不得拔出钻杆，现场负责人员立即和调度室报告，并派人员监测水情。如果发现情况危急时，必 须立即撤出所有受水威胁地区的人员，然后采取措施，进行处理。4探水记录必须严格填
9、写。（三）探放水设备及辅助设施：采用 SGZ-IB150 型钻机，孔口安全装置由孔口管、泄水 测压三通、孔口水门和钻杆逆止阀等组成。（四）探水钻孔的规定：1探水前超前距离和探水钻孔布置：为了抵抗压力水的流出，探水时必须留有相当厚的保安岩柱，以防积水的涌出，确保掘进工作面的安全生产。探水超前距不得小于20m，钻孔深度 为 40m。探水钻孔的孔径为 65mm，以保证遇到水源能安全加以控制。设计探水钻孔数目四个，在碛头后 8 米和 12.5 米处右侧帮壁分别布置两个侧眼， 钻眼布置如图：（附后）2探眼顺序按图 1234 顺序进行。（五）探放钻孔孔口安全装置及耐压要求等：探放水钻孔应安设孔口安全装置。
10、孔口安全装置由孔口管、泄水测压三通、孔口水门和钻杆逆止阀(必要时安装 )等组成。1孔口管的安装与固定：（1）选择岩层坚硬完整地段开孔，孔径应大于孔口管直径 12 级，钻至预定深度后，将孔内冲洗干净。注浆使孔口管( 管周围应焊扶正肋骨片) 与孔壁 间充满水泥浆。待孔口管周围水泥 浆凝固后扫孔，扫孔深度应超过孔口管长度 05m。（2）扫孔后对孔口管必须进行耐压试验。试验压力应大于预计水压并稳定 30min 后，孔口管周 围不漏水时，方可 钻进。（3）节理裂隙发育，岩石松软或破碎，无条件另选放水地点时，应注浆加固后，再安设孔口管。2在孔口管上安装水压表、水门(闸门)、汇水短管和防喷逆止阀，收集放水时
11、的水量、水压等资料。（六）挡水墙设置：探放水前，在北翼运输石门临时车场建筑一临时性挡水墙，一旦碛头突水立即用木板关闭。挡水墙修筑技术要求：采用水泥条石修筑，挡墙厚度 0.5m，宽度与巷道宽度保持一致，高度 1.5m。挡水墙修筑前，首先在挡水墙两侧巷帮上预埋圆钢，圆钢直径不得小于 28mm，预埋深度不小于400mm，外露 长度不小于 600m，预埋间距 300mm，单侧预埋 5 根圆钢。修筑挡水墙时， 墙脚必须落在巷道实地上，外露圆钢埋设在墙体内，墙面抹灰处理， 挡水墙中间留设 1700mm 宽度，保 证运输畅通和运输安全距离。轨道两侧挡墙预留挡板滑槽，滑槽宽度 100mm，深度400mm。挡
12、板规格：宽 200mm，厚 80mm，长 2400mm，挡板数量不少于 10 块，存放在挡水墙附近。附：挡水墙平、剖面图。建筑水闸墙时应注意下列事项：1.筑墙地点的岩石应坚固，没有裂缝，如有风化松软或有裂隙的岩石，必须 全部清除。2.为避免围岩产生裂缝，水闸墙掏槽时要用手稿或风镐。3.水闸墙和四周岩层要紧密结合，以防止漏水。为此，应在筑墙的同时插入注浆管，水闸墙筑成后，通过注浆管向四周连接处灌入水泥浆。五、安全措施：1工作面及其附近巷道的支护应加强。2钻探时，须设专人观察钻孔的钻进情况，发现有异常变化时，须进行处理，并汇报调度室。3要配有专职瓦斯员、排水员、 测量员。4.探水地点要与相邻的工作
13、面保持联系，一旦有水突出，立即撤出相关人员并汇报。5.加强通风工作，工作面必须有足够的风量，不能擅自停开局扇，风筒口距工作面不能大于 5m。6.加强瓦斯监测管理。7.探水电气设备必须防爆，巷道内电缆线必须悬挂整齐。8.避灾路线：（1）工作面0m 水平井底车场副斜井地面。六、探水钻操作安全措施：1探水钻操作人员必须经过专业技术培训，考试合格取得合格证，方可持 证上岗操作。2钻探前要检查钻机是否安装平稳牢固，各部件有无松动情况，检查变速箱内油面的高低，不足应予以补充，检查抱闸的松紧度是否合适，合适后，方可进 行钻探。3钻机必须安设在顶板完好位置，钻机安装到指定位置后，再用 4 根内柱式单体支柱掺打
14、在钻机的四边，确保设备牢固可靠，安设完毕后必须进行验收方能组织生产。4施工期间，施 钻人员必须将工作服扎紧、袖口扣紧，以防止钻机运转时因绞进衣服而伤人。施工时需站在安全位置，人员不得正对钻孔站立，以防在发生断杆、滑杆等意外情况时能及时避开。5运转过程中如有不正常声音振动，发热及漏油情况应立即停车检查。6弹簧卡盘在松开状态时，不允许立轴回转。7工作中发现油温超过 70时，应适当停车，待油温冷却后再继续工作。8探孔结束后，拔出 钻杆，清理干 净后方可入库备用。七、结语探放水后，四个探水眼均与碛头裂隙水连通，碛头涌水量明显减小，已无明显水压，四个探眼水合计水量约 100 m3/h，碛头恢复正常施工。目前，四个探水眼和原碛头涌水处已无明显涌水。、
