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【摘要】：本文分析了矿井采空区水害情况，确立探放水的总体设计目的和原则，采取合理的探放水设计，井下现场组织有序的施工方案，经过多轮的探放水施工，提高打钻效率，确保钻探效果，增加施工工效，最终确定探放水巷道安全掘进。
【关键词】：煤矿 采空区 探放水
引言
矿井防治水工作是煤矿矿井设计及安全管理最重要的工作之一，为了避免矿井采掘工作面在生产过程中发生不同程度的水害威胁，影响生产建设的发展。因此，煤矿必须严格执行“预测预报，有疑必探，先探后掘，先治后采”的探放水原则，规范探放水设计，加强井下探放水的施工。
1. 概况
21112回风顺槽掘进工作面位于云盖山煤矿一矿矿井22采区，-23m水平的西翼，为我矿21112综采工作面上回风巷，该掘进工作面与2014年4月初开始施工，于2014年10月竣工，其煤层倾角15～30°，平均煤厚3m。巷道相对应地面位置主要为农田，无其他建筑物，21112回风顺槽里段掘进范围内垂直上方有神火正德矿业有限公司（该矿采三9煤层，对应21112回风顺槽正上方标高为+150m～+178m），我矿导水裂隙带最大高度为106.76m<153.33m，目前该矿井已经关闭、塌落严实，所以对掘进巷道无影响。巷道北部为21110采煤工作面采空区，在掘进过程中受21110采煤工作面采空区积水威胁，为保证其掘进安全，必须提前对巷道掘进前方和老空积水进行探放，以确保实现安全生产。
2. 探放水工程设计方案
2.1 钻孔设计目的及原则
坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的探放水原则，21110综采工作面里段低洼积水区，保障21112回风顺槽工作面安全掘进。探放水钻孔设计以探放老空水为主，探查21112回风顺槽里段掘进工作面安全距离范围内的地质构造、水文地质情况、煤（岩）层层位及其它相关地质资料。探放水钻孔成组布设，并在巷道前方的水平面和竖直面内呈扇形布置。钻孔终孔位置以满足平距3m为准，厚煤层内各孔终孔的垂距不得超过1.5m。
2.2 探放水钻孔设计
探放水钻孔设计施工11组共94个探放水钻孔。第1组探放水施工在21112切眼底抽巷进行，第2组到第11组探放水施工在21112回风顺槽进行。其中第2组、第3组是对第1组探放水进行验证，第4组至第11组是探放21110采空区外段的积水。第1组钻孔开孔φ113mm，采用金刚复合片钻头钻进，下入φ108mm套管，套管长度取6m，采用水泥砂浆进行封孔，套管外口焊接高压法兰盘，法兰盘外连接装压力表的短接，短接外接高压闸阀，然后换φ73mm钻头，钻进至终孔，设计钻孔单孔孔深60～130m;第2组至第11组钻孔开孔φ113mm，采用金刚复合片钻头钻进，下入φ108mm套管，套管长度取10m，采用合成树脂封孔剂进行封孔，套管外口焊接高压法兰盘，法兰盘外连接装压力表的短接，短接外接高压闸阀，然后换φ73mm钻头，钻进至终孔，设计钻孔单孔孔深40～80m。根据《煤矿防治水规定》中的相关要求，规定探放老空积水的超前距离设定为30m。
3. 井下探放水施工
1.1 施工组织
巷道施工至探水线位置或每轮允许掘进位置时，施工单位组织人员清理钻场中高、清除浮煤、矸石，保证底板平整，使用钢筋网、塑编网对钻场迎面墙进行封闭（岩巷打设锚杆封闭），并打设锚杆加固煤墙。后巷人员挖设临时水仓，并在临时水仓安装排水泵铺设排水管路，完善排水系统。电修组人员负责运输钻杆、配套设备、钻具等到钻场位置，钻机使用4根单体液压支柱进行固定，单体液压支柱上部要用防倒绳进行捆绑，确保油泵及开关能正常使用，每班不定时检查U型卡连接点检查，保证不漏油，具备开钻条件。矿井监控中心人员负责延伸监控线到钻场位置，并安装甲烷传感器和一氧化碳传感器，确保监控系统可靠、监控数据准确。生产技术科测量人员负责测放钻孔中线，精确钻孔方位，技术人员完善作业规程、施工图版、探放水记录等内业资料。探放水施工前，由生产技术科组织矿井五大科室进行现场验收，各种安全设施、各个系统准备到位且具备开钻条件时方可组织施工。探放水施工采用“三八”作业，即每天三班作业，每班工作时间为8个小时，施工期间每台钻机配备3名施工人员，其中1人负责操作钻机，其余人员进行辅助工作。
1.2 施工方法
施工顺序：无芯钻头开孔→下套管→封孔固管→透孔试压→合格后无芯钻进→提钻→放水。
探放水钻孔施工，采用直径为113mm无芯钻头开孔（如钻孔内出现塌孔、埋钻等情况无法进行正常钻进时，则使用Φ113 mm取芯钻头进行钻进），钻进至设计套管深度后（实际孔深应大于设计孔深0.5～1m），下入Φ108 mm套管10m，套管安装后岩巷采用水泥砂浆固结套管，煤巷采用合成树脂封孔剂固结套管。然后用Ф 75mmPDC复合片钻头透出套管底口1m并做耐压试验，试验压力稳定在0.8MPa，稳压时间不少于30min，孔壁周围不漏水、不渗水为合格，否则重新固管。
封孔固管工艺流程：套管下好后，将套管螺丝头与套管连接牢固，先向套管内连续压清水，将套管与孔壁之间残留岩粉冲出，打通封孔通道。将合成树脂封孔剂送入孔内，直到合成树脂封孔剂膨胀后返出管外，等待凝固。
套管耐压试验合格，安装好Ф108mm控水闸阀后，使用Ф75mm无芯钻头钻进至终孔，钻孔施工结束后，控水闸阀不得摘除，防止施工下个钻孔出水时串孔，待下个钻孔施工结束后，没有出水现象时，方可摘除第一个控水闸阀，以此类推。若钻探期间，钻孔出水量突然增大，必须停止钻进，但不得拔出钻杆，根据排水能力，调节控水闸阀;待出水量小后，方可拔出钻杆，并使用Ф108mm钢丝胶管接到控水闸阀上的法兰盘，然后打开控水闸阀进行排水。
孔口防喷控水装置的安装使用：防喷控水装置共分固定与活动安装两个部分，固定安装部分在套管闸阀安装完毕后将4吋法兰盘胶垫用螺栓与闸阀连接固定牢固，活动部分为3吋法兰盘和软胶垫组成，在开钻前将活动部分套入钻杆上，在打钻过程中第二部分与第一部分距离不能低于200mm，防止胶垫磨损。正常钻进过程中，防喷控水装置利用外面3吋盘阻水，下部三通闸阀始终保持常开状态泄水达到防喷目的。若钻孔出水量较大，且不能拔出钻杆的情况下控水，应迅速将迅速将套在钻杆上的胶垫、3吋盘移动到固定部分3吋法兰盘处，用螺栓连接固定，螺栓紧好孔口不在出水后，慢慢关闭三通阀门实现控水。确认排水系统畅通正常后，方可再次打开控水装置进行放水。
见老空及透孔放水：在钻孔施工至预计见老空深度前2m，现场跟班人员要再次确认排水系统是否运转正常，各地点清淤、排水、机修工及瓦检员是否到位，否则要停止施工。透孔要先检查孔内瓦斯涌出情况，以便及时采取相应措施，透孔放水时排水、清淤、放水人员要密切配合，区队、科室、矿领导跟班人员统一指挥，做到有序施工，可控放水。
4. 结语
施工每组探放水时，按照先设计，编制探放水规程，现场施工，生产技术科出成果及评价，下发允许掘进通知单的顺序进行，若评价不合格，要进行补孔，待评价合格后，再下发允许掘进通知单，严格按照公司要求的“一工程一设计一措施一总结一评价”来进行探放水，经过在21112切眼底抽巷及21112回风顺槽施工探放水孔，总放水量2918 m？，21110采空区积水已放净，21112综采面可以安全回采。
参考文献：
[1] 武强 赵苏启 董书宁 李竞生. 煤矿防治水手册 [M] . 北京， 煤炭工业出版社，2013年.
[2] 葛均刚. 煤矿地质防治水工程精细化管理规范 [M] . 徐州， 中国矿业大学出版社，2014年.
【关键词】：煤矿 采空区 探放水
引言
矿井防治水工作是煤矿矿井设计及安全管理最重要的工作之一，为了避免矿井采掘工作面在生产过程中发生不同程度的水害威胁，影响生产建设的发展。因此，煤矿必须严格执行“预测预报，有疑必探，先探后掘，先治后采”的探放水原则，规范探放水设计，加强井下探放水的施工。
1. 概况
21112回风顺槽掘进工作面位于云盖山煤矿一矿矿井22采区，-23m水平的西翼，为我矿21112综采工作面上回风巷，该掘进工作面与2014年4月初开始施工，于2014年10月竣工，其煤层倾角15～30°，平均煤厚3m。巷道相对应地面位置主要为农田，无其他建筑物，21112回风顺槽里段掘进范围内垂直上方有神火正德矿业有限公司（该矿采三9煤层，对应21112回风顺槽正上方标高为+150m～+178m），我矿导水裂隙带最大高度为106.76m<153.33m，目前该矿井已经关闭、塌落严实，所以对掘进巷道无影响。巷道北部为21110采煤工作面采空区，在掘进过程中受21110采煤工作面采空区积水威胁，为保证其掘进安全，必须提前对巷道掘进前方和老空积水进行探放，以确保实现安全生产。
2. 探放水工程设计方案
2.1 钻孔设计目的及原则
坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的探放水原则，21110综采工作面里段低洼积水区，保障21112回风顺槽工作面安全掘进。探放水钻孔设计以探放老空水为主，探查21112回风顺槽里段掘进工作面安全距离范围内的地质构造、水文地质情况、煤（岩）层层位及其它相关地质资料。探放水钻孔成组布设，并在巷道前方的水平面和竖直面内呈扇形布置。钻孔终孔位置以满足平距3m为准，厚煤层内各孔终孔的垂距不得超过1.5m。
2.2 探放水钻孔设计
探放水钻孔设计施工11组共94个探放水钻孔。第1组探放水施工在21112切眼底抽巷进行，第2组到第11组探放水施工在21112回风顺槽进行。其中第2组、第3组是对第1组探放水进行验证，第4组至第11组是探放21110采空区外段的积水。第1组钻孔开孔φ113mm，采用金刚复合片钻头钻进，下入φ108mm套管，套管长度取6m，采用水泥砂浆进行封孔，套管外口焊接高压法兰盘，法兰盘外连接装压力表的短接，短接外接高压闸阀，然后换φ73mm钻头，钻进至终孔，设计钻孔单孔孔深60～130m;第2组至第11组钻孔开孔φ113mm，采用金刚复合片钻头钻进，下入φ108mm套管，套管长度取10m，采用合成树脂封孔剂进行封孔，套管外口焊接高压法兰盘，法兰盘外连接装压力表的短接，短接外接高压闸阀，然后换φ73mm钻头，钻进至终孔，设计钻孔单孔孔深40～80m。根据《煤矿防治水规定》中的相关要求，规定探放老空积水的超前距离设定为30m。
3. 井下探放水施工
1.1 施工组织
巷道施工至探水线位置或每轮允许掘进位置时，施工单位组织人员清理钻场中高、清除浮煤、矸石，保证底板平整，使用钢筋网、塑编网对钻场迎面墙进行封闭（岩巷打设锚杆封闭），并打设锚杆加固煤墙。后巷人员挖设临时水仓，并在临时水仓安装排水泵铺设排水管路，完善排水系统。电修组人员负责运输钻杆、配套设备、钻具等到钻场位置，钻机使用4根单体液压支柱进行固定，单体液压支柱上部要用防倒绳进行捆绑，确保油泵及开关能正常使用，每班不定时检查U型卡连接点检查，保证不漏油，具备开钻条件。矿井监控中心人员负责延伸监控线到钻场位置，并安装甲烷传感器和一氧化碳传感器，确保监控系统可靠、监控数据准确。生产技术科测量人员负责测放钻孔中线，精确钻孔方位，技术人员完善作业规程、施工图版、探放水记录等内业资料。探放水施工前，由生产技术科组织矿井五大科室进行现场验收，各种安全设施、各个系统准备到位且具备开钻条件时方可组织施工。探放水施工采用“三八”作业，即每天三班作业，每班工作时间为8个小时，施工期间每台钻机配备3名施工人员，其中1人负责操作钻机，其余人员进行辅助工作。
1.2 施工方法
施工顺序：无芯钻头开孔→下套管→封孔固管→透孔试压→合格后无芯钻进→提钻→放水。
探放水钻孔施工，采用直径为113mm无芯钻头开孔（如钻孔内出现塌孔、埋钻等情况无法进行正常钻进时，则使用Φ113 mm取芯钻头进行钻进），钻进至设计套管深度后（实际孔深应大于设计孔深0.5～1m），下入Φ108 mm套管10m，套管安装后岩巷采用水泥砂浆固结套管，煤巷采用合成树脂封孔剂固结套管。然后用Ф 75mmPDC复合片钻头透出套管底口1m并做耐压试验，试验压力稳定在0.8MPa，稳压时间不少于30min，孔壁周围不漏水、不渗水为合格，否则重新固管。
封孔固管工艺流程：套管下好后，将套管螺丝头与套管连接牢固，先向套管内连续压清水，将套管与孔壁之间残留岩粉冲出，打通封孔通道。将合成树脂封孔剂送入孔内，直到合成树脂封孔剂膨胀后返出管外，等待凝固。
套管耐压试验合格，安装好Ф108mm控水闸阀后，使用Ф75mm无芯钻头钻进至终孔，钻孔施工结束后，控水闸阀不得摘除，防止施工下个钻孔出水时串孔，待下个钻孔施工结束后，没有出水现象时，方可摘除第一个控水闸阀，以此类推。若钻探期间，钻孔出水量突然增大，必须停止钻进，但不得拔出钻杆，根据排水能力，调节控水闸阀;待出水量小后，方可拔出钻杆，并使用Ф108mm钢丝胶管接到控水闸阀上的法兰盘，然后打开控水闸阀进行排水。
孔口防喷控水装置的安装使用：防喷控水装置共分固定与活动安装两个部分，固定安装部分在套管闸阀安装完毕后将4吋法兰盘胶垫用螺栓与闸阀连接固定牢固，活动部分为3吋法兰盘和软胶垫组成，在开钻前将活动部分套入钻杆上，在打钻过程中第二部分与第一部分距离不能低于200mm，防止胶垫磨损。正常钻进过程中，防喷控水装置利用外面3吋盘阻水，下部三通闸阀始终保持常开状态泄水达到防喷目的。若钻孔出水量较大，且不能拔出钻杆的情况下控水，应迅速将迅速将套在钻杆上的胶垫、3吋盘移动到固定部分3吋法兰盘处，用螺栓连接固定，螺栓紧好孔口不在出水后，慢慢关闭三通阀门实现控水。确认排水系统畅通正常后，方可再次打开控水装置进行放水。
见老空及透孔放水：在钻孔施工至预计见老空深度前2m，现场跟班人员要再次确认排水系统是否运转正常，各地点清淤、排水、机修工及瓦检员是否到位，否则要停止施工。透孔要先检查孔内瓦斯涌出情况，以便及时采取相应措施，透孔放水时排水、清淤、放水人员要密切配合，区队、科室、矿领导跟班人员统一指挥，做到有序施工，可控放水。
4. 结语
施工每组探放水时，按照先设计，编制探放水规程，现场施工，生产技术科出成果及评价，下发允许掘进通知单的顺序进行，若评价不合格，要进行补孔，待评价合格后，再下发允许掘进通知单，严格按照公司要求的“一工程一设计一措施一总结一评价”来进行探放水，经过在21112切眼底抽巷及21112回风顺槽施工探放水孔，总放水量2918 m？，21110采空区积水已放净，21112综采面可以安全回采。
参考文献：
[1] 武强 赵苏启 董书宁 李竞生. 煤矿防治水手册 [M] . 北京， 煤炭工业出版社，2013年.
[2] 葛均刚. 煤矿地质防治水工程精细化管理规范 [M] . 徐州， 中国矿业大学出版社，2014年.