李 笋

（河南能源化工集团永煤公司陈四楼煤矿，河南 永城 476600）

1 工作面概况

北翼-640东翼运输巷位于陈四楼煤矿六采区，该巷道北为F18正断层及其防隔水煤柱，南为2601工作面，西与北翼-640集中皮带下山连接，东为DF18-1正断层。工作面地面标高+35.49 m。该巷道已掘进完毕，巷道掘进层位位于二2煤层顶板砂质层位、细粒砂岩层位施工。根据探测结果分析，巷道停掘位置巷道底板距二2煤层法向距离25.8 m。

2 探测区域地质概况

DF18-1正断层为六采区与十八采区的分界断层，根据三维地震勘探资料，DF18-1正断层倾向90°、倾角70°，断层最大落差45 m，探测区域预计断层落差40 m。该断层落差较大，对六采区及十八采区采掘活动均有一定影响。

该区域直接充水水源为顶底板砂岩裂隙水，砂岩裂隙水以静储量为主，富水性弱。根据六采区已掘巷道情况，巷道掘进期间局部顶板裂隙发育处巷道淋水较大，经一段时间疏放后淋水逐渐变小。工作面间接充水水源为太原组上段灰岩裂隙承压水。太原组上段灰岩含水层渗透系数为0.39～1.67 m/d，水质类型为SO4-Na型，矿化度为2.128～2.404 g/L。二2煤下距太原组上段L11灰岩48.65 m、L10灰岩58.2 m、L9灰岩68.9 m、L8灰岩76.3 m。L11灰岩平均厚2.29 m，L10灰岩平均厚4.25 m，L9灰岩平均厚4.3 m，L8灰岩平均厚12.6 m。根据临近水文观测孔观测资料及六采区灾害治理措施巷内底板注浆改造钻孔实际揭露资料，本区太原组上段灰岩含水层水位标高-50.4 m，二2煤层底板标高-535～-625 m，六采区二2煤层底板隔水层承受的水压为5.75～6.65 MPa。

3 设计目的

根据三维地震勘探资料，巷道前方发育落差约40 m的DF18-1正断层。为指导六采区工作面布置及下一步十八采区开拓巷道掘进，需在北翼-640东翼轨道巷停掘位置（设计钻场中心6DG9点前7.3 m）设立探测钻场对DF18-1正断层发育情况及导水性进行探测，确保该区域巷道正常掘进。

4 钻探设计

4.1 施工位置

本次探测设计钻场中心位于北翼-640东翼运输巷6DG9点前7.3 m，该钻场底板标高约为-610.1 m。

4.2 设计原则

本次探测共设计6个钻孔，根据该区域太原组上段灰岩含水层水位标高，探测区钻场水头压力为5.6 MPa。根据DF18-1正断层下盘留设防隔水煤柱宽度44 m位置确定断层下盘防隔水煤柱边界为探水线位置（6DG9点前20.4 m），探水线外推30 m为警戒线位置（6DG9后退13.7 m），设计钻孔超前距不低于30 m，帮距控制不低于30 m，套管设计深度22 m，钻孔设计标准满足《煤矿防治水细则》要求。

按照设计施工探测DF18-1正断层位置及落差的钻孔，根据探测情况再优化钻孔设计，根据钻孔出水情况判断是否存在导水通道，补加设计加固断层钻孔。

4.3 钻孔结构

设计钻孔开孔深度超过下入套管深度2 m后，下入二级套管（Φ127 mm/Φ108 mm），套管长度严格按照设计要求下入，并固结套管，套管试压（试压压力不低于12 MPa）合格后，方可钻进，钻孔终孔直径为89 mm。

4.4 钻孔施工顺序及设计参数

按照钻孔设计施工顺序依次进行施工，钻孔设计参数如图1。

图1 北翼-640东翼运输巷钻孔设计图

5 探测钻孔施工情况

T1孔按设计开孔施工后，下入Φ127 mm套管2 m、Φ108 mm套管22 m，加固套管共用水泥0.15 t，透孔并进行清水耐压试验合格后进行正常钻进，施工孔深100 m，全岩，无出水现象，终孔，封孔注浆共用水泥0.75 t，注浆终压12 MPa。根据探测情况，DF18-1正断层与预计断层发育情况有一定偏差。按设计施工T2孔，下入Φ127 mm套管2 m、Φ108 mm套管22 m，加固套管共用水泥0.15 t，透孔并进行清水耐压试验合格后进行正常钻进，施工孔深136 m，60～60.5 m半煤岩，128～134 m煤，无出水现象，终孔，封孔注浆共用水泥0.95 t，注浆终压12 MPa。根据探测煤层情况，补加施工T2-1孔开孔施工，下入Φ127 mm套管2 m、Φ108 mm套管22 m，加固套管共用水泥0.15 t，透孔并进行清水耐压试验合格后进行正常钻进，施工孔深为105 m，94～100 m煤，无出水现象，终孔，封孔注浆共用水泥0.9 t，注浆终压12 MPa。根据探测煤层情况，补加施工T2-2孔开孔施工，下入Φ127 mm套管2 m、Φ108 mm套管22 m，加固套管共用水泥0.15 t，透孔并进行清水耐压试验合格后进行正常钻进，施工孔深39 m，33～37.5 m煤，无出水现象，终孔，封孔注浆共用水泥0.5 t，注浆终压12 MPa。断层上、下盘二2煤层已基本掌握，为进一步确定断层面位置补加T2-3孔开孔施工，下入Φ127 mm套管2 m、Φ108 mm套管22 m，加固套管共用水泥0.1 t，透孔并进行清水耐压试验合格后进行正常钻进，施工孔深51 m，38～46 m煤，无出水现象，终孔，封孔注浆共用水泥0.5 t，注浆终压12 MPa。根据该孔见煤岩情况巷道前方断层位置已基本掌握。根据以上钻孔探测情况，变更T3孔设计开孔施工，下入Φ127 mm套管2 m、Φ108 mm套管22 m，加固套管共用水泥0.2 t，透孔并进行清水耐压试验合格后进行正常钻进，施工孔深45 m，32～37 m煤，无出水现象，终孔，封孔注浆共用水泥0.5 t，注浆终压12 MPa。按设计施工T4孔，下入Φ127 mm套管2 m、Φ108 mm套管22 m，加固套管共用水泥0.15 t，透孔并进行清水耐压试验合格后进行正常钻进，施工孔深113 m，93～99 m煤，无出水现象，终孔，封孔注浆共用水泥1.0 t，注浆终压12 MPa。为掌握断层情况补加T3-1孔，开孔施工下入Φ127 mm套管2 m、Φ108 mm套管22 m，加固套管共用水泥0.1 t，透孔并进行清水耐压试验合格后进行正常钻进，施工孔深46 m，36～39 m煤，无出水现象，终孔，封孔注浆共用水泥0.4 t，注浆终压12 MPa。根据探测掌握断层情况，变更T5孔设计开孔施工，下入Φ127 mm套管2 m、Φ108 mm套管22 m，加固套管共用水泥0.15 t，透孔并进行清水耐压试验合格后进行正常钻进，施工孔深102 m，全岩，在施工至46 m位置塌孔，预计钻孔碰到DF18-1正断层断层带，无出水现象，终孔，封孔注浆共用水泥0.7 t，注浆终压12 MPa。补加T5-1孔，开孔施工下入Φ127 mm套管2 m、Φ108 mm套管22 m，加固套管共用水泥0.15 t，透孔并进行清水耐压试验合格后进行正常钻进，施工孔深60 m，46～55 m煤，无出水现象，终孔，封孔注浆共用水泥0.65 t，注浆终压12 MPa。根据探测断层发育情况，为进一步控制右侧区域，指导下一步巷道布置，补加T5-2孔，开孔施工下入Φ127 mm套管2 m、Φ108 mm套管22 m，加固套管共用水泥0.15 t，透孔并进行清水耐压试验合格后进行正常钻进，施工孔深140 m，55.5～61 m煤，131～134 m煤，无出水现象，终孔，封孔注浆共用水泥1.05 t，注浆终压12 MPa。根据以上探测钻孔探测断层情况，为控制外侧范围，变更T6孔设计开孔施工，下入Φ127 mm套管2 m、Φ108 mm套管22 m，加固套管共用水泥0.15 t，透孔并进行清水耐压试验合格后进行正常钻进，施工孔深83 m，全岩，无出水现象，终孔，封孔注浆共用水泥0.75 t，注浆终压12 MPa。为进一步控制断层在左侧的延展方向，补加T6-1孔，按设计施工下入Φ127 mm套管2 m、Φ108 mm套管22 m，加固套管共用水泥0.15 t，透孔并进行清水耐压试验合格后进行正常钻进，施工孔深52 m，44～49 m煤，无出水现象，终孔，封孔注浆共用水泥0.6 t，注浆终压12 MPa。

根据以上钻孔施工情况，探测区域DF18-1正断层发育情况已掌握清楚，所施工钻孔均未出现出水现象，钻孔注浆封孔质量合格，本次探测已达到了设计目的。探测钻孔的施工情况如图2。

图2 北翼-640东翼运输巷钻孔实钻平面图

图3 北翼-640东翼运输巷钻孔实钻剖面图

6 施工效果评价

根据本次探测所施工的钻孔见煤岩情况及揭露水文地质情况分析，结合探测断层主要见煤孔测斜资料，探测区域DF18-1正断层发育落差约31 m，断层附近煤岩层受断层牵引影响较大，断层走向与三维地震勘探资料基本吻合，断层发育位置与三维地震勘探出入较大，断层发育位置向六采区方向偏移23～25 m。探测钻孔施工期间均未出现出水等异常情况，所施工钻孔封孔注浆量较小，可注性差，说明该区域不存在受断层影响连通含水层的导水通道发育，该断层在探测区域不具有导水性。结合该区域巷道施工计划，探测施工成果能够保证探测区域开拓巷道过断层期间的安全掘进。

7 结语

（1）通过钻探的方法，准确地探测出DF18-1正断层的发育情况，同时探测出该区域断层不导水，为下一步矿井采掘生产提供了有力的数据支撑。

（2）该方案施工组织简单，工程量较少，能准确地探测出大型地质构造，具有很高的价值。