煤礦井下鉆探主要危險(xiǎn)因素辨識(shí)及防治措施

巨朝暉

摘要：井下鉆探作為煤礦企業(yè)保障安全生產(chǎn)的常用方法，容易受到一些因素影響而導(dǎo)致直接事故、連帶事故的發(fā)生，嚴(yán)重威脅煤礦的安全生產(chǎn)。文中分析了煤礦井下鉆探作業(yè)時(shí)易出現(xiàn)的危險(xiǎn)因素，并結(jié)合煤礦生產(chǎn)實(shí)際給出防治措施。

關(guān)鍵詞：煤礦企業(yè)；井下鉆探；危險(xiǎn)因素；防治措施

我國煤田地質(zhì)條件復(fù)雜，瓦斯、水害和高地應(yīng)力等自然災(zāi)害嚴(yán)重制約著煤礦安全生產(chǎn)。煤礦井下鉆探施工是進(jìn)行瓦斯綜合治理、礦井水害防治、隱蔽致災(zāi)因素探測、沖擊地壓防治等最為有效、直接的手段，是煤礦安全高效開采重要的地質(zhì)保障技術(shù)。

1、煤礦井下鉆探施工現(xiàn)狀

目前，煤礦井下鉆探裝備已由單一的分體式結(jié)構(gòu)發(fā)展到履帶式、定向鉆機(jī)等多種類型，并且鉆進(jìn)能力已發(fā)展到超過2000m；鉆進(jìn)裝備配套鉆具的規(guī)格和品種也不斷增加，產(chǎn)品性能穩(wěn)步提高。

傳統(tǒng)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)鉆機(jī)配套穩(wěn)定組合鉆具的鉆進(jìn)工藝技術(shù)存在鉆孔方向控制難度大、深度有限、鉆孔利用率低等缺點(diǎn)，導(dǎo)致鉆孔工程量大、鉆孔覆蓋存在盲區(qū)，而且不能實(shí)施長距離超前鉆孔，不能有效地解決采掘接替矛盾，實(shí)現(xiàn)高效綜采，即便如此，常規(guī)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)鉆機(jī)依然是大多數(shù)煤礦進(jìn)行瓦斯抽采、探放水和消突防突等施工的主要鉆進(jìn)裝備。隨著鉆探技術(shù)的不斷發(fā)展和煤礦井下對煤礦地質(zhì)異常體探測、瓦斯抽采、水害防治等施工鉆孔軌跡控制準(zhǔn)確度的要求不斷提高，煤礦井下近水平隨鉆測量定向鉆進(jìn)技術(shù)與裝備作為一項(xiàng)新成果得到了廣泛推廣與應(yīng)用，其具有鉆進(jìn)效率高、鉆孔深度大、鉆孔軌跡可測控、一孔多分支、單孔抽采瓦斯?jié)舛雀?、鉆孔瓦斯抽采區(qū)域面積大等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已成為煤礦井下鉆孔高效施工的新手段，鉆孔深度記錄也不斷刷新。

2、煤礦井下鉆探危險(xiǎn)因素辨識(shí)

2.1 孔內(nèi)事故因素

（a）未選擇適宜的鉆進(jìn)參數(shù)，這是導(dǎo)致事故發(fā)生的主觀因素。通常鉆進(jìn)參數(shù)主要包括鉆壓、鉆速和沖洗液參數(shù)等。當(dāng)鉆機(jī)作業(yè)進(jìn)入軟巖層或斷層破碎帶時(shí)，尤其是施工上斜孔時(shí)，孔壁十分容易發(fā)生坍塌并對鉆桿施加一定擠壓力，這時(shí)若作業(yè)人員未發(fā)覺孔壁坍塌并繼續(xù)對鉆桿施加鉆壓，在復(fù)合力的影響下，鉆速未減緩，鉆桿便會(huì)發(fā)生彎曲斷裂。此外，當(dāng)鉆具發(fā)生堵塞而沖洗液無法正常循環(huán)時(shí)，鉆頭往往無法及時(shí)冷卻，繼續(xù)鉆進(jìn)時(shí)便容易引起燒鉆事故；（b）地質(zhì)條件復(fù)雜多變。主要是指鉆探作業(yè)通過斷層破碎帶、巖層蝕變段、巖溶等復(fù)雜多變的構(gòu)造發(fā)育段時(shí)，鉆孔孔壁十分容易坍塌，繼而誘發(fā)卡埋鉆或燒鉆事故；（c）鉆探設(shè)備老化，所用管材質(zhì)量不達(dá)標(biāo)；（d）鉆探作業(yè)人員違規(guī)操作。操作人員未嚴(yán)格按照操作規(guī)范進(jìn)行施工，或施工作業(yè)時(shí)注意力不集中，未及時(shí)發(fā)現(xiàn)鉆探中的異?，F(xiàn)象從而導(dǎo)致最佳處理期的延誤。

2.2 地壓危害因素

地壓危害是煤礦井下鉆探作業(yè)中必須高度重視的安全問題之一，作業(yè)人員在作業(yè)時(shí)必須嚴(yán)格遵守操作流程，不斷提升作業(yè)水平并積極探索各類鉆探新工藝，在合理選擇各鉆進(jìn)參數(shù)的基礎(chǔ)上配合礦山地壓管理，總結(jié)井下地壓的發(fā)生規(guī)律，進(jìn)而采取針對性的防范舉措，降低安全事故發(fā)生概率。

考慮到巖層發(fā)生蝕變后強(qiáng)度降低顯著，在該區(qū)域進(jìn)行鉆探作業(yè)，鉆桿的旋轉(zhuǎn)會(huì)對巖層造成一定擾動(dòng)，再加上節(jié)理裂隙發(fā)育顯著，一旦局部支護(hù)不到位，則巖層應(yīng)力集中便會(huì)得到釋放，導(dǎo)致巷道變形的同時(shí)對鉆探作業(yè)造成威脅。井下作業(yè)中出現(xiàn)地壓危害的條件：（a）地壓應(yīng)力的釋放要有一定的高差與時(shí)間，提前會(huì)發(fā)生圍巖的變形并發(fā)出異響；（b）地壓危害出現(xiàn)時(shí)鉆探人員正在危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)施工作業(yè)。注意對這兩點(diǎn)的觀測可有效地發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)并能及時(shí)撤出危險(xiǎn)區(qū)。

2.3 井下水害因素

井下鉆探作業(yè)在富水區(qū)域進(jìn)行施工時(shí)，受到地質(zhì)條件等多種因素的影響，鉆探人員往往會(huì)面臨采空區(qū)突水、構(gòu)造裂隙水等威脅。主要類型如下：（a）老采空區(qū)水害。部分礦區(qū)周邊存在眾多以往小煤窯開采遺留的采空區(qū)，這些采空區(qū)因?yàn)闅v史原因，數(shù)量與分布均不清楚，在水源的長時(shí)間補(bǔ)給下多積存有大量積水，對礦井的正?；夭勺鳂I(yè)威脅巨大，也是井下鉆探中的主要危險(xiǎn)因素之一；（b）構(gòu)造裂隙水。受礦床構(gòu)造影響，礦井的奧灰含水層巖溶發(fā)育且裂隙較多，含有大量構(gòu)造裂隙水，因此對鉆探施工安全有著一定威脅；水害是威脅井下鉆探施工的主要危險(xiǎn)因素，根據(jù)以往的生產(chǎn)實(shí)踐，針對水害的辨識(shí)主要包括兩點(diǎn)：圍巖出現(xiàn)異響且周圍水汽含量增大；鉆具鉆進(jìn)時(shí)發(fā)生鉆桿迅速進(jìn)尺且壓力突然增大的情況，鉆孔內(nèi)有“臭雞蛋”味飄出。

3、煤礦井下鉆探危險(xiǎn)因素的應(yīng)對

3.1 孔內(nèi)事故防治

（a）井下作業(yè)時(shí)施工現(xiàn)場必須配設(shè)公母錐、導(dǎo)向器、吊錘、反絲鉆具等專用事故處理裝備；

（b）增強(qiáng)對鉆探設(shè)備的安全檢查，及時(shí)處置設(shè)備故障，有效杜絕違規(guī)超負(fù)荷運(yùn)行的發(fā)生；

（c）對鉆探作業(yè)人員進(jìn)行定期業(yè)務(wù)培訓(xùn)，加強(qiáng)經(jīng)驗(yàn)交流。同時(shí)，結(jié)合礦井實(shí)際，編制針對性的安全知識(shí)匯編材料；

（d）構(gòu)建嚴(yán)格的獎(jiǎng)懲措施，提升作業(yè)人員的責(zé)任心，要求其對鉆進(jìn)的每個(gè)環(huán)節(jié)做到全面掌握。在交接班時(shí)，要對鉆孔內(nèi)情況進(jìn)行翔實(shí)交接。

3.2 地壓危險(xiǎn)防治

（a）井下鉆探時(shí)必須增強(qiáng)對作業(yè)現(xiàn)場的圍巖管理，及時(shí)撿敲浮石，并對異?，F(xiàn)象及時(shí)甄別處理；

（b）做好礦壓監(jiān)測工作，構(gòu)建完善的礦壓監(jiān)測體系，同時(shí)根據(jù)地壓活動(dòng)規(guī)律增強(qiáng)對鉆探管理人員的針對性培訓(xùn)，并采用有效方式對地壓危害進(jìn)行預(yù)防。

3.3 水害防治分析

針對礦區(qū)水害特征，制訂相應(yīng)預(yù)案，并在超前探水期間做好孔口裝置的管理，孔口安裝要求如下：

（a）在孔口四周呈三角形布設(shè) 3根錨桿，用于固定孔口管；

（b）使用108mm鉆頭開口，鉆進(jìn)5m深后，安裝長5.2 m、直徑91mm、壁厚4mm的孔口管，孔口內(nèi)長5m，外露長0.2 m；

（c）使用膨脹橡膠纏繞孔口管，纏繞長度5m；

（d）孔口安裝孔口閥門及壓力表。完成孔口管的安裝后必須全面進(jìn)行質(zhì)量檢測，其抗壓強(qiáng)度不能小于4MPa。鉆探作業(yè)必須在孔口裝置中進(jìn)行，一旦遭遇水量或壓力的突然增大，應(yīng)及時(shí)關(guān)閉閥門并待查明原因后繼續(xù)鉆進(jìn)。

3.4 鉆孔注意事項(xiàng)

首先，在施工過程中技術(shù)人員應(yīng)做好以下準(zhǔn)備工作：沿途應(yīng)確保流水通暢，且做好排水溝的清理與維護(hù)工作，有效清除巷道中的浮煤。同時(shí)還應(yīng)保證最大排水量不小于100m3/h。期間應(yīng)注意做好流水線路巷道的加固工作，尤其應(yīng)連鎖加固沿途的十字頭以及丁字口等處，確保巷道坡度大于5°，對于不沿底的路段應(yīng)利用編織袋裝煤的方法進(jìn)行鋪底。其次，煤礦還應(yīng)指派專業(yè)人員定期檢查打鉆地點(diǎn)的甲烷以及二氧化碳等氣體的含量，并在施工地點(diǎn)安裝便攜儀檢測瓦斯?jié)舛?。?dāng)瓦斯?jié)舛瘸瑯?biāo)時(shí)，打鉆人員應(yīng)立即停止作業(yè)，切斷電源，并及時(shí)報(bào)告礦調(diào)度室，以便及時(shí)處理。再次，打鉆期間若發(fā)現(xiàn)異常問題，應(yīng)及時(shí)向礦調(diào)度室匯報(bào)，聽候處理指示。技術(shù)人員應(yīng)與礦地測量技術(shù)人員充分協(xié)商后，方可根據(jù)煤礦開采實(shí)際情況調(diào)整鉆孔參數(shù)。在施工場地中工作人員應(yīng)擺放整齊鉆桿與其他鉆具，安裝及拆卸過程中必須輕拿輕放，不能使用鐵器敲打鉆桿，并及時(shí)碼放好拆卸后的鉆桿。另一方面，技術(shù)人員操作鉆機(jī)時(shí)應(yīng)將操作手柄處于空擋位置，之后啟動(dòng)電機(jī)，檢查電機(jī)回轉(zhuǎn)以及升降情況，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

4、結(jié)語

總之，鉆探作業(yè)作為井下生產(chǎn)中不可缺少的作業(yè)類別，其對礦井生產(chǎn)的安全持續(xù)開展影響重大，礦井管理者應(yīng)重視相關(guān)問題，在生產(chǎn)中組織專業(yè)技術(shù)力量，對鉆孔作業(yè)中的主要危險(xiǎn)因素加以有效辨識(shí)，并針對性開展防治，從而為礦井生產(chǎn)的安全進(jìn)行提供有力指導(dǎo)。

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（作者單位：中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司）