先锋矿12172工作面机风巷探放水设计

摘要：为解决己17-12172工作面机风巷掘进期间不受老空区积水和老巷积水影响，解除水害隐患，对工作面的老空积水量进行了估算，并针对性地制定了探放水设计。在12172机风巷掘进中直接采用钻探手段，以循环超前钻探的方法实施探放水工作。解决了老空区积水的威胁，保证了掘进工作面安全顺利施工，也保证了矿井的安全生产。

关键词：老空区积水 超前钻探 探放水设计 安全措施

1 工作面概述

己17-12172工作面位于先锋矿己二采区井田东南部，西临井筒保护煤柱，东临保护煤柱，北临总回风巷，南临边界保护煤柱。该工作面设计走向长157m，倾斜长92m。机巷标高-92～-110m，倾角4°；风巷标高-104.5

～-117m，倾角12°。工作面煤层产状为褶曲构造，布置在褶曲轴部，倾伏西北，倾角约3°，产状稳定，普氏系数1～2，煤层厚度4.5m左右，但上覆煤层已开采，平均煤厚1.5m。为确保该工作面安全生产该工作面掘进期间边探边掘。根据相邻工作面揭露情况，12172机风巷施工区域内，顶板含水层已疏干，水源补给较少。预计主要水害为老空区积水和老巷积水。根据地质报告叙述和邻近工作面水文、地质资料，采用《煤矿安全手册》中老空积水估算公式进行估算。估算公式：Q积=Q采+Q巷，Q采=KFM/cosα，

Q巷=WLK。通过对采空区积水估算最大积水量为36312m3，依据《煤矿防治水规定》对该工作面实施超前钻探，以查明该巷道附近的水文地质情况，解除水害隐患，确保施工安全。

2 探放水设计

2.1 钻探设计参数：12172工作面属下分层开采，在掘进期间可能会遇见采空区和老巷的积水。因此，此次探放水钻孔设计沿12172机风巷煤层布置，在平面上以该巷道为中心呈半扇形，共布置3个钻孔，中孔深60m，侧帮孔深64m。每次钻探循环保留30m超前距和侧帮20米距离。施工队在施工12172机风巷期间要对前方和侧帮执行“探3m掘1m”补充钻探施工。

①机巷钻孔设计参数如下：

②风巷钻孔设计参数如下：

2.2 单孔设计：采用一级套管二级孔径结构，套管长度5.1m，套管以后为裸孔。套管外口焊接高压法兰盘，法兰盘外连接装压力表的短节，短节外接高压闸阀。

①钻孔结构：开孔直径￠94mm，使用ZL-1200型液压坑道钻机，钻进至4m后下直径￠89mm套管，终孔直径￠75mm，套管外接4寸高压闸阀，公乘压力0.7MPa，再接孔口密封装置，以保证有控制性放水。②钻机安装：设备入井运输，采用三脚架起吊平板车运输，并严格按井下操作规程操作，钻机安装采用底梁-锚杆固定方法，底木梁选用断面250mm×250mm×1500mm方木两根，保证钻机牢固、不移位。③钻探施工。a安装钻机进行探水前：应加强钻孔附近的巷道支护，并在工作面迎头打好坚固的立柱和拦板。清理巷道，挖好排水沟。探水钻孔位于巷道低洼处时，配备与探放水量相适应的排水设备。在打钻地点或其附近安设专用电话，人员撤离通道畅通。b钻孔定位及开孔：钻孔定位由专业测量人员按设计要求进行标定，钻机固定后按钻孔要素开孔，开孔直径94mm，钻进4m后下入直径￠89mm套管5.1m。c固管：套管下入后，将套管拉出孔底100-200mm，用BW250型三缸泵向孔内压清水，进行洗孔，冲净孔内岩粉及沉渣，确保注浆固管时孔内畅通，压入清水15分钟后将搅拌好的水泥浆用泵顺套管注入，直至套管外围水泥浆注满为止；待套管口水泥浆凝固48小时后，用直径75mm无岩芯钻头透孔至孔底。d试压、安装阀门、防喷装置及测压表：封闭套管后，用泵向孔内注水试压，压力达到预计水压的2倍，稳定试压时间不能少于30分钟，试压过程中要有详细记录，在试压过程中若出现钻场四周或套管外围有渗水，孔口管松动等异常，必须重新固管，直至试压合格。试压时三缸泵操作，必须由班长或技术人员亲自操作，并在试压前检查三缸泵安全阀的良好性能，防止试压时猛然起压，造成损坏设备或伤人事故。通过注水试压确定套管牢固无问题时，装0.7MPa高压阀门、测压表及防喷装置。e换径后钻进：试压合格后，安装阀门、测压表，改用直径￠75mm合金钻头或直径￠75mm金刚石钻头钻进至终孔。钻进时带班人员要定期检查钻孔内的岩粉及沉渣，并要经常冲孔，确保孔底干净，防止发生埋钻卡钻等事故，指导钻探施工人员顺利施工。f定位由地质和测量人员定位置。钻孔施工期间，做好水文观测记录，校正钻孔，见水预报及原始记录等工作，保证原始记录清楚，层位准确，以便对钻孔的水文地质情况更好的掌握。g钻进到含水层时，必须提前确保钻进中突然出水时，钻场内的安全作业环境，并确保不对钻场以外区域构成水害威胁。h钻孔施工完后，必须洗孔，不得堵孔，封孔，并按规定安装DN100/4MPa高压阀门、测压表及防喷装置。

2.3 技术要求：钻孔下套管，固管，安设高压阀门和测压表，符合规定要求。并做水文观测工作，如漏水、掉钻、出水等要认真记录。

2.4 遇到下列情况之一停止钻进：钻孔在钻进过程中出水，且水压、水量较大；钻孔漏水且出现卡钻，无法继续钻进；孔深达到设计深度；遇到其它突发情况等。

3 排水系统

12172机风巷分别在巷道工作面设两台潜水泵，一台工作，一台备用，水泵型号：BQS15-22-2.2/B，功率2.2KW，

排水量15m3/h，扬程22m；接到专用排水管路上。钻场附近设临时水泵窝不得小于12m3，排水系统采用专用供电线路，保证排水设施不受其他设备影响，随时正常运转，并安装瓦斯电闭锁装置，当瓦斯浓度超过0.7%时能够自动断电。排水系统均保持完好，保证能随时正常使用。机巷排水线路：工作面→己1617—12120风巷→总回风巷→己一井底车场→己一采区水仓。风巷排水线路：工作面→己二采区辅助运输巷绕道→总回风巷→己一井底车场→己一采区水仓。

4 人员组织

为保证安全施工，矿成立探放水领导小组。领导小组每次探放水前必须做好防排水的一切工作，保证排水系统必须完好，并由矿总工程师负责调度、技术、机电、通风、安检等单位参加，各司其职，各负其责。探放水时，探水工要持证上岗，施工钻孔三班循环，每班4个人，其中水泵工1人，跟班队长1人，共计12人。

5 安全措施

①探放水前，矿应组织召开一次专题会议，布置探水时的安全注意事项，并落实到位，各负其责。探水前所有受水害威胁地区的人员必须熟悉水灾撤离路线。②在组织探放水前，必须先施工水泵窝，铺设排水管路，安装排水设备；排水设备必须处于完好状态。③探放水时，瓦检员必须在现场时刻检查工作面回风流及钻孔内的瓦斯及其它有害气体含量。若有瓦斯浓度超过0.7%时，必须立即停钻，切断电源，撤出人员，并报告矿调度室，及时采取措施进行处理。④探放水应由专业人员和专职队伍进行施工，钻孔应当钻入老空水体最底部，并监视放水全过程，核对放水量和水压等，直到老空水放完为止。探放水时，其它人员应全部撤离探放水点以下受水害威胁区域内。⑤搭设钻机架子时必须牢固，钻机压柱必须牢固，并用楔子加固。钻场悬挂瓦斯监测报警仪，瓦斯探头距钻场不得大于5m。⑥埋设孔口管必须用水泥加固，并做孔口管耐压试验，套管长度不得小于1.5m，孔口管外侧要安装阀门和测压表，确保在排水能力不足时能控制放水。⑦钻进时设专人观察煤壁、顶板。若发现煤壁片帮、顶板来压或钻孔中水压增大，有顶钻等异常情况时必须立即停止钻进，但不得拔出钻杆。现场负责人及时向调度室汇报并派专人监测水情，如果情况危急时必须立即撤出所有受水害威胁地区的人员，然后采取措施进行处理。⑧在钻进过程中，钻机司机不得正照探孔，应站在钻机一侧操作，防止高压水伤人。在钻出水时，应及时关闭控制阀，防止大量水涌出。打钻探出水后，应保持钻孔出水畅通，若钻孔堵塞，要及时捅孔继续排放，人员不得正对钻孔站立。⑨放水时要根据水泵排水能力、水仓容量控制排放水速度，遇到水量突然变化时，必须立即报告矿调度室，分析原因，及时进行处理。⑩整个探放水过程中必须设专人现场跟班，并严格记录出水量、水压并按时填写探放水记录。

6 结语

己17-12172机风巷掘进中直接采用钻探手段，以循环超前钻探的方法实施探放水工作。探放采空区积水和老巷积水，解除了水害隐患，防止了在掘进过程中发生透水事故。保证了工作面安全施工。

参考文献：

[1]冯科技.无压探放老空水在煤巷掘进中的应用[J].价值工程，2011（32）.

[2]冯科技.浅谈煤矿防治水分析及治理措施[J].中国石油和化工标准与质量，2011（08）.

[3]张怀奇，陈振福.煤矿下山掘进工作面水患治理[J].价值工程，2011（17）.