受老空水威胁工作面巷道防治水实践

李凤申 马? 坡 崔 岩

（高庄煤业有限公司，山东 济宁 272195）

1 工程概况

1.1 工作面概况

高庄煤矿井田面积32 km2，地质储量2.8亿t，可采储量1.3亿t，主采山西组3上煤层、3下煤层。高庄煤矿3上煤平均厚度4.83 m，含夹矸一层为砂岩，平均厚度为0.3 m。顶板为K2石灰岩，平均厚2.0 m；部分区域有泥岩伪顶，厚0～0.8 m；直接底板为粉砂岩，厚度3.2 m。3上1104工作面施工范围内无河流冲刷、陷落柱、岩浆侵入体等特殊构造。根据3上1102运输巷揭露情况，预计巷道内存在F50、F53、F66三条正断层。巷道在掘进过程中遇到的含水层主要是3上煤顶板的灰岩含水层，厚度2.0 m；断层可能会导通3上煤老顶中砂岩水，砂岩厚12.4 m。

1.2 积水区概况

3上1104回风巷巷道以西为3上1102采空区，经探测该采空区存在两个积水区，巷道施工期间受到3上1102运输巷老空水威胁。

其中第一积水区位于3上1104回风巷Z9导线点以北198.1 m处，积水区长465 m，积水面积为4900 m2，积水量3600 m3，积水深度3.5 m，最大水头压力0.08 MPa。第二积水区位于3上1104切眼上头。3上1104回风巷护巷煤柱宽4 m，煤柱最窄处位于原3上1102运输巷硐室处，厚度2.3 m。

巷道掘进期间正常涌水量10 m3/h，最大涌水量20 m3/h。巷道采用小煤柱沿空掘巷方式掘进，护巷煤柱宽3.5～5.5 m，平均4.0 m。

3上1104回风巷施工期间煤柱受压力影响破坏，裂隙发育，煤柱强度变小，因此3上1102采空区的老空水对该工作面掘进有巨大威胁，必须进行防水治理[1-5]。

2 巷道支护技术分析

3上1104回风巷道断面为梯形，净宽为4.0 m，净高为3.8 m，S净=15.2 m2。在巷道下帮施工毛水沟，巷道长度1 285.7 m。

（1）巷道临时支护。巷道正常掘进时采用吊环式前探梁作为临时支护。前探梁使用3寸及以上钢管制作，长度不小于4.5 m，现场使用不少于3组。吊环、吊梁器的强度要与前探梁的强度相匹配，前探梁间距不得超过1.5 m，前探梁上方使用木塞及方木与顶板结实，确保支护可靠。

（2）巷道永久支护采用锚带网+锚索联合支护方式。顶板采用MSGLD-600（X）等强螺绞钢式树脂锚杆（Ф22 mm×2200 mm）配W钢带支护，锚杆间排距为1000 mm×1000 mm，网采用钢塑复合网。两帮采用MSGLD-600（X）等强螺绞钢式树脂锚杆（Ф22 mm×2200 mm）配W钢带支护，上帮间距1200 mm，下帮间距1000 mm，排距均为1000 mm。

3 受老空水威胁区巷道防治水方案

3.1 防治水施工技术方案

（1）3上1104回风巷道进行探放老空水前先完善巷道排水系统，在迎头低洼处施工一临时水仓（水仓规格8 m×1.5 m×1 m），安装排水能力40 m3/h的水泵2台及与之相匹配的4寸排水管路至巷道自然疏水处，保证排水系统的可靠性。

（2）3上1104回风巷道严格执行“有掘必探”规定，迎头进入探水线后根据设计向老空区施工放水孔。为防止在疏放老空水期间放水孔溃孔，放水孔经过耐压试验后方可疏放老空水。对于小煤柱区采取调整巷道方向增大煤柱的方案，同时优化硐室布置减少巷道应力集中，确保支护强度。

3.1.1 探水三线确定

根据《煤矿防治水细则》，结合现场情况确定老空区探水三线。根据老空积水情况确定积水线，由积水线外推60 m为警戒线，由积水线外推30 m为探水线。

3.1.2 放水孔布置

根据3上1102老空水积水区情况，本次探放水设计钻孔10个。钻孔开孔点距离巷道底板2.0 m，钻孔终孔位置高出原3上1102运输巷底板0.5 m，倾角8°，终孔层位为3上煤层，套管孔径108 mm，套管长度10 m，终孔孔径65 mm，耐压试验1.0 MPa，试验时间30 min。单孔设计参数见表1。

表1 单孔设计参数

3.1.3 施工放水孔要求

施工前由地测部专业人员现场标定施工参数并且对施工地点加强支护。钻机稳固：使用煤矿用ZLJ-250坑道钻机施工，安装平稳并进行固定，固定方式为用4根MSGLD335/22等强螺绞钢式树脂锚杆（Ф22 mm×2200 mm）将钻机固定在巷道底板上。固定前，应将巷道底板清至硬底，确保钻机固定稳固可靠。

施工前准确确定钻机钻杆施工方位及角度，严格按设计固定调试钻机及钻杆。钻孔定位施工时，施工速度不得快，并随时丈量钻孔施工方位及角度，出现偏差及时更改。施工过程中准确记录钻杆数量，及时计算校对钻孔深度。施工时施工人员站位安全，严禁钻机运行过程中碰触钻杆等部位，以免伤人。

3.1.4 耐压试验要求

待水泥浆固结48 h后，由有关技术人员及现场施工人员成立孔口管耐压试验小组，对孔口管进行耐压试验。试验压力必须达到1.0 MPa，稳定30 min后，孔口管壁后及管口四周不漏水为孔口管耐压试验合格，否则重新进行孔口管壁后注浆，直至合格为止。钻孔开孔Ф155 mm，下设Ф108 mm套管，耐压试验合格后采用Ф65 mm无芯钻头钻进至终孔。

3.2 巷道调向增大护巷煤柱厚度

3上1104回风巷在受老空水威胁区巷道循环进度减小为1 m。迎头距小煤柱相应位置15 m时开始逐米往下帮平移，巷道每掘进1 m往下帮平移0.1 m（即巷道偏中线往下帮增加0.1 m）。迎头距采空区硐室5 m时巷道完成平移1 m（即巷道偏中线往下帮增加1 m）。迎头过采空区硐室5 m后，巷道逐排恢复至原偏中线施工。上帮局部出现渗水或片帮造成煤柱变小时，可支设U型钢或工字钢支柱进行加强支护，并用半圆木或板枇与帮部穿实、用木塞与顶板接实。在该段巷道中对皮带进行适当调整，使小煤柱段的皮带到上帮距离减小为0.2 m。单轨吊梁到巷道下帮距离保持不变，以防止单轨吊在运输过程中由于安全间隙不够撞坏皮带架。

3上1104回风巷原设计在小煤柱区巷道下帮需施工一个瓦斯抽放硐室（规格：宽4 m×深4 m×高3 m）。由于瓦斯抽放硐室的存在会使巷道应力集中从而加剧对护巷煤柱的破坏，须将硐室后移30 m。

3.3 老空水疏放效果分析

截至2020年12月20日，3上1104回风巷共设计施工探放水钻孔10个，实际施工探放水钻孔8个，其中5个为湿孔，2个为干孔。其中1#钻孔核减、5#钻孔核减，2#、3#、4#、6#、7#、8#、9#、10#号钻孔实际施工孔深分别为18 m、19 m、16 m、14 m、16 m、14 m、16 m、17 m，共施工130 m。探放水期间单孔峰值流量达62 m3/h，累计放水最达3800 m3，经验证3上1102老空水已充分探放。探放水期间无淹巷情况发生，探放水后巷道顶板和上帮无淋水现象发生，已基本达到了治理3上1102老空水水患的效果。

4 结语

通过采取多项治理措施，对3上1102巷老空水进行超前打设疏水孔的治理，受3上1102巷老空水影响的3上1104回风巷实现安全生产，3上1104回风巷道掘进期间未出现水情异常，取得了显著的经济效益和社会效益，为该矿沿空掘巷快速施工积累了宝贵经验。