洛阳义安矿业12140胶带底板巷超前钻探的应用

1、洛阳义安矿业12140胶带底板巷超前钻探的应用 摘要：在煤矿生产过程中，利用超前钻探技术控制薄煤带范围及断层产状、探测赋存不稳定煤层煤厚及隐伏的断层、陷落柱等不明构造，对合理布置工作面和圈定资源储量、了解煤厚变化规律及构造导水性、防止资源与工程浪费及水害、瓦斯事故的发生具有现实意义。 关键词：超前钻探 钻场设计 采煤孔 注浆孔 一、概况 义安矿业位于新安县城北约15km，地处洛阳市新安县正村镇、仓头镇，东距洛阳市40km，西距三门峡市120km。区内发育的地层由老至新发育有奥陶系、石炭系、二叠系、三叠系、新近系和第四系，含煤地层为石炭系上统太原组、二叠系下统山西组和下石盒子组、二叠系上统上石盒

2、子组。 矿井地质构造综合分析研究。井田位于新安向斜的北翼，为一平缓的单斜构造，地层走向45225，倾向135，地层倾角515。区内发现落差5m断层5条，地质构造类型属中等。 二、采区概况 12140胶带底板巷位于12采区西部，西邻12150轨道底板巷，东部尚未布置工作面，下部为西翼轨道大巷，上部为工作面切眼底板巷，底板巷现已贯通施工地位。巷道标高为-307.5m217.9m，对应地面标高为342，地表无高大建筑物及村庄、民房。 12140胶带底抽巷设计1087m，巷道断面为12.8m2，方位315，二1煤层倾角-210，平均为5，该巷道位于二1煤层底板下的泥岩、硅质泥岩、l7灰岩层位中，巷道巷

3、顶距二1煤层815m，巷底距奥陶系灰岩平均50m左右，一8煤线位于设计巷顶板上05m，赋存稳定可作为标志层。 三、超前钻探设计 为了确保巷道安全掘进，12140胶带底板巷在掘进过程中进行超前钻探工作。 （一）探查目的 探查12140胶带底板巷前方的地质构造情况；探查12140胶带底板巷前方底板主要含水层水文情况，并对主要含水层o2灰岩进行注浆改造，确保巷道安全掘进；探查12140胶带底板巷前方煤岩柱厚度及煤层赋存情况。 （二）钻孔设计原则 底板钻孔设计主要以探测奥陶系灰岩含水层为目的，12140胶带底板巷施工层位位于二1煤层底板下，距主要威胁奥陶系灰岩含水层较近（50m左右），奥灰水压较高约3

4、.68mpa，经计算突水系数为0.074mpa/m，大于有构造复杂地段0.06mpa/m的界线，该工作面在有构造地段有发生突水的可能。 煤矿防治水规定第92条规定，对接近水文地质条件复杂的区域进行超前钻探。本次设计主要探测巷底前方含水层富水情况并进行注浆加固，设计钻孔垂深大于48m（奥灰顶界面），终孔控制巷道中心以外各25m。 顶板钻孔设计主要是探测二1煤层距离底板巷的距离，以保障巷道距二1煤层安全岩柱，根据探测结果及时对巷道施工坡度提出建议。 （三）钻场设计 巷道正常掘进过程中每60m施工一个钻场，12140胶带底板巷共设计13个钻场，钻场规格：长宽深=5m3.5m5m，每个钻场施工一个泵坑

5、，配备不小于200m3/h排水泵。 （四）钻孔设计 每个钻场设计顶板孔3个，平均孔深200m；底板孔设计2个，平均孔深330m，根据实际探测情况进行调整或补孔。 （五）超前探设备选型 本次钻机选用重庆煤科院生产的zyw-3200型钻机，注浆泵选用3zb-9/12-22型，钻杆73mm1.5m，地面注浆站泵型号sgb-15/12。 四、超前探钻孔施工情况 （一）探煤孔 12140胶带底板巷自巷道开始施工起，超前探煤次数共计18次，49个探煤孔，其中控制煤厚的钻孔23个，未见煤钻孔12个，累计孔深3025.8m，煤厚厚度0.510.6m，平均煤厚3.24m。 （二）底板孔 12140胶带底板巷共设

6、计钻场13个，底板孔20个，累计孔深2945.5m，其中出水钻孔12个，出水量017.2m3/h，水压04.6mpa，其中4-4#孔作为放水孔供生产用水，未进行封孔。 （三）注浆孔 12140胶带底板巷底板孔施工中对出水钻孔进行注浆，其中12-5孔注浆量为2.85t，13-6孔注浆量为369.9t。 五、结论 （一）煤层情况分析 自巷道专回口掘进至巷道贯通，共进行18次长钻探煤及无数次短探来控制二1煤层的岩柱，确保巷道在掘进过程中未出现巷道超掘现象，根据超前探煤资料可知，49个钻孔中控制煤厚23个，占总数46.9%，未见煤钻孔12个，占总数24.5%，煤层厚度为0.510.6m，平均厚度3.2

7、4m，煤层变异系数87.3%，煤层可采性指数91.3%。 （二）底板钻孔施工及涌水分析 底板钻孔施工1#及2#钻场尚未布置底板孔，3#、4#及5#钻场仅布置一个底板孔，自6#钻场至13#钻场均布置2个钻孔，仅在13#钻场布置一个检查孔。 3#至6#钻场共施工4个底板孔均出水，终孔层位均布置在奥灰顶界面以下30m，水压高达4.6mpa，水量最大17.2m3/h。由此可以看出，该巷道200m范围内奥灰富水性较强，水压较高，导水可能性较大，间接说明该段物探资料也呈现低阻区域，因此工作面圈成后，在该区域重点布置底板注浆加固钻孔进行施工；7#至11#钻场范围内底板孔共施工10个，仅有2个钻孔出水，水量较

8、小，直接进行封孔。该260m范围内巷道岩层层理发育较好，不存在底板突水的可能，间接说明该段物探资料呈现高阻区域，煤层厚度不均一，赋存不稳定；12#至13#钻场范围内共施工5个底板孔，5个钻孔均出水，水量最大16.2m3/h，水压最高3.5mpa，钻孔终孔层位奥灰顶界面以下30m，该区域同3#至6#钻场之间相似，也要重点布置底板注浆加固钻孔。 综上所述，12140胶带底板巷在施工超前钻探范围内，两端底板钻孔均出水且水量较大，水压较高，但探煤孔控制的煤层赋存较稳定，厚度均一，该区域为重点加固区域；中间布置的底板孔均未出水，底板隔水性较好，岩层导水性较差，但煤层厚度变化较大，厚度极不均一。从整体上看，巷道中间位置在陆相沉积时可能受小型冲刷引起的煤层紊乱，赋存不稳定，两端位置则相反。从岩煤层产状变化角度来看，该巷道亦可看作小型褶曲，工作面上部布置煤巷掘进头时，提前下发地质