王启军

（义煤集团新义矿业有限公司，河南 新安 471821）

1 概况

新义井田位于新安煤田倾伏向斜北翼的深部，主采煤层为二叠系山西组二1煤层，煤厚0～15.47m,平均4.81m，大致呈N-NE向厚薄相间交替出现。井田内地质条件复杂，褶曲、断裂构造发育，局部地层厚度缺失，二1煤层厚度和煤层顶底板变化较快，且具有煤与瓦斯突出危险性，属煤与瓦斯突出矿井。

矿井二1煤层的直接充水含水层为顶板山西组砂岩孔隙裂隙含水层和底板太原组灰岩岩溶承压含水层，对工作面安全生产影响不大，间接充水水源为奥陶系灰岩岩溶裂隙承压含水层，距煤层底板平均58m，目前开采-305m水平以浅底板承受水压3.2～4.2MPa，对工作面安全生产有一定的威胁，矿井不受地表水、老窑水和老空积水的威胁。矿井水文地质类型为中等。

工作面底板岩巷布置在二1煤层底板以下8～12m,掘进前方煤层、构造、水文地质等隐蔽致灾因素制约着开掘进度和区域瓦斯治理工作。

2 灾害防治技术

根据工作面地质及水文地质条件，按照钻探和物探相结合的原则，以探清巷道掘进影响范围内的地质构造、水害威胁、煤岩层位变化情况及其他相关资料为目的，以异常区为重点，全面探查，形成立体控制，不留盲区，查清隐蔽致灾地质因素。

2.1 钻探

在底板岩巷掘进过程中，为满足矿井区域瓦斯治理需要，每掘进30m将施工一个防突钻场。为便于超前探测工作，可利用此防突钻场每隔一个钻场（60m一循环），在钻场内施工一轮超前探控制钻孔，设计7个钻孔，其中5个为顶板控制钻孔，控制二1煤层厚度及构造发育情况，防止误揭煤层和误揭构造；2个为底板控制钻孔，主要是控制隐伏构造，对工作面底板导水裂隙进行充填、闭合，使之不导水，增强了煤层底板隔水层的强度，防止水害事故发生。循环施工，钻孔控制超前平距120m，0～80m为安全掘进段，80～120m为钻孔施工段和超前距，且每一循环超前距保证不少于20m，否则停掘。

（1）顶板控制

顶板控制钻孔分长探钻孔和短探钻孔，长探钻孔着重对区域煤层赋存情况、构造发育情况进行整体控制；短探钻孔着重控制局部煤层底板变化、煤层厚度,对区域长探资料进行细化、补充。

① 长探。底板岩巷掘进过程中，优先施工超前探钻场，超过钻场7m前必须施工完毕并经验收合格，钻探单位开始组织进钻，利用ZDY3200S液压钻机施工超前探控制钻孔，孔口加装防喷装置。1#、2#、3#均沿巷道掘进方向,1#孔控制钻场前方10m范围，2#孔控制钻场前方60m范围，3#孔控制钻场前方120m范围，4#、5#钻孔分别与钻场掘进方向呈10°夹角，控制钻场前方120m范围，左右两帮各15m。1#、2#钻孔均要穿过煤层顶板2m，3#、4#、5#钻孔在保证孔深的前提下穿过煤层底板2m，4#、5#钻孔可根据3#钻孔施工角度进行调整。钻孔施工方位与设计误差不超过±1°，倾角与设计误差不超过±0.5°。

图1 顶板钻孔剖面图

图2 顶板钻孔平面图

② 短探。巷道掘进过程中利用锚索钻机在巷道正头施工短探钻孔，当安全岩柱≥8m时，每掘进5m，在巷道正头与顶板垂直向上施工一个钻孔，钻孔穿过煤层底板0.5m；每掘进10m，施工一个钻孔穿过煤层顶板0.5m。当5m≤安全岩柱＜8m时，每掘进3m，在巷道正头与顶板呈60°夹角向上施工一个钻孔，钻孔穿过煤层底板0.5m；每掘进10m，在巷道正头与顶板垂直向上施工一个钻孔，钻孔穿过煤层顶板0.5m。

图3 短探钻孔示意图

（2）底板控制

底板方向钻孔两个，超前控制120～150m，钻孔布置同时要考虑满足整个工作面底板注浆加固需要，每90m施工两轮超前探钻孔，终孔垂深控制二1煤层底板下90m左右（根据工作面底板承受的水压大小，确定注浆加固隔水层厚度，确保突水系数小于0.06MPa/m），进入奥灰约30m。根据工作面底板注浆改造的经验，底板注浆加固扩散半径按30m计算，镶边不少于20m，相邻两个循环同侧终孔位置不超过60m进行工作面底板全覆盖注浆加固。

图4 底板钻孔平面图

底板控制钻孔采用二级套管结构，各级套管长度根据工作面底板岩石稳定程度、钻孔俯角大小、底板承受的水压和巷道位置关系综合进行计算，二级套管长度不少于30m，如遇破碎带、煤层、与巷道夹角小时可适当延长套管长度，依下至完整岩层为准。一级采用Ф133mm钻头，下Ф127mm套管，二级采用Ф113mm钻进，下Ф108mm套管，二级套管安装防喷装置试压合格后，采用Ф75mm钻头施工至终孔。根据钻孔探测前方底板富水情况，采用地面或井下不同方式进行压入式注浆，确保工作面不受水害威胁。

2.2 物探

瞬变电磁仪超前物探是根据瞬变电磁勘探视电阻率断面图，观测地层相对高、低阻电性分布情况，判断探测范围内岩层的赋、导水性及其分布情况等。每次超前探测前方80m范围的视电阻率，保留30m超前距，根据成果资料，针对物探异常区域，结合钻探手段再进行查证，同时也为钻探查证提供了依据，两者之间相辅相成，都为工作面防治水工作提供参考，确保工作面的安全生产。

3 结语

（1）采用钻探和物探相结合的超前探方法，能够立体查明工作面前方隐蔽致灾各类地质因素，避免了误揭煤、误揭构造，误透水害等灾害事故的发生。

（2）优化超前钻探设计，最大限度保证超前距离控制，减少钻探单位短距离多次施工时钻机搬家次数，节约了人力物力，同时缩短了底板巷掘进时的影响时间，有效提高底板岩巷的单进速度。