超前水平鉆探在礦山地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報中的應(yīng)用研究

胡啟鋒，陳浩習(xí)

（江西有色地質(zhì)勘查二隊，江西 贛州 343000）

在礦山開采過程當(dāng)中利用超水平鉆探技術(shù)，發(fā)揮的作用越來越重要了，利用此項工程能夠?qū)ΦV山工程前方的地層巖性與相關(guān)變化厚度等展開全面分析與研究，對陳偉進行相應(yīng)的跟蹤，更好的指導(dǎo)施工工作，還能對不良地質(zhì)體具體賦存位置，了解一些不明采空區(qū)具體賦存情況和含水情況等。下文當(dāng)中結(jié)合實踐就某礦山工程當(dāng)中應(yīng)用超前水平鉆探技術(shù)實力進行分析探討，希望能為有關(guān)人士提供一些參考作用。

1 概述

伴隨經(jīng)濟社會高速發(fā)展，各種工程建設(shè)也在大規(guī)模的推進，尤其是礦山工程近年來數(shù)量和規(guī)模日漸擴大，然而在礦山工程施工實際，由于不了解前方地質(zhì)情況，時常會遇到暗河、破碎帶以及斷層還有高地應(yīng)力等不良地質(zhì)體，造成涌水泥石流、塌方、巖爆冒頂?shù)雀鞣N地質(zhì)災(zāi)害頻繁發(fā)生，嚴(yán)重阻礙到工程施工工作的正常開展，還會引發(fā)巨大的經(jīng)濟損失，造成人員傷亡，給施工單位以及國家和人民帶來巨大的損失。特別是礦山隧道工程具有很長長度，在山體中深埋，而且礦山隧道工程由于埋深較長，而且由于技術(shù)和經(jīng)費因素影響對前期地質(zhì)勘探工作形成很大阻礙，施工之前無法對隧道圍巖地質(zhì)情況充分查明，而且伴隨施工工作的快速推進，安全隱患逐漸暴露出來，這誰必須要利用有效的方法進行應(yīng)對，通過超前預(yù)報手段準(zhǔn)確的判斷前方不良地質(zhì)災(zāi)害，以便更好的指導(dǎo)開挖和支護設(shè)計工作，避免地質(zhì)災(zāi)害對施工造成不良影響，引發(fā)災(zāi)害事故[1]。

2 超前水平鉆探方法

對于超前水平鉆探而言，就是將水平鉆機安裝在隧道內(nèi)，開展水平鉆進工作，依照鉆孔信息來對礦山隧道前方地質(zhì)情況展開準(zhǔn)確判斷，人為的可以設(shè)計與控制鉆孔、數(shù)量、深度以及角度等，充分考慮轉(zhuǎn)進速度產(chǎn)生的改變，或者鑒定鉆孔取芯，鉆孔當(dāng)中沖洗液的顏色以及氣味，與巖粉等，對相關(guān)情況進行準(zhǔn)確的預(yù)報，超前鉆孔能夠?qū)⒄谱用嬷暗牡刭|(zhì)情況直接揭示，具有非常高的精準(zhǔn)性，這在超前預(yù)測報礦山地質(zhì)災(zāi)害當(dāng)中，發(fā)揮著十分重要的作用。

對于超前水平鉆探技術(shù)而言，其優(yōu)勢非常的明顯：①具有非常高的預(yù)報精準(zhǔn)度，能夠?qū)φ谱用媲胺较鄳?yīng)距離，地層巖性情況和巖體是否完整，有無溶洞及其大小，裂隙度，判斷前方是否存在水，對于水壓高低進行測定等；②相較于物探方法，更具直觀性與客觀性，相較于物探手段，不確定性于多解性更具優(yōu)勢，具有非常高的信息可信度。但是超前水平鉆探方法也存在一些缺點主要體現(xiàn)在以下幾個方面：①地質(zhì)條件較為復(fù)雜的情況下，具有較差的預(yù)報效果，無法對正洞掌子面之前的貫穿線大節(jié)理以及小斷層準(zhǔn)確預(yù)測，尤其是難以準(zhǔn)確地對隧道軸線平行結(jié)構(gòu)面進行準(zhǔn)確預(yù)測。②破碎的巖體還會引發(fā)轉(zhuǎn)進困難或者卡轉(zhuǎn)問題，影響鉆進速度。③鉆進過程當(dāng)中，施工時間利用較長，需要投入很高的費用。④一孔之見，無法形成面的概念。

3 工程實例

某礦山隧道施工實際，為了更好的保證施工質(zhì)量與安全性，更好地指導(dǎo)隧道開挖與支護工作，針對性的進行地質(zhì)超前預(yù)報[2]。在礦山隧道開挖工作面合理的安裝鉆機進行超前水平地質(zhì)鉆探，查明前方地質(zhì)情況，保證安全，驗證過程當(dāng)中利用φ75超前探孔，鉆探時應(yīng)用回轉(zhuǎn)取芯鉆，在124 m隧道里程鉆孔位置，鉆孔深度為20.10m。

依照實際鉆探信息資料進行分析研究，預(yù)測段發(fā)育較好的顏容以及裂隙，應(yīng)當(dāng)利用超前小導(dǎo)管進行注漿開展相應(yīng)的預(yù)處理工作。

4 超前地質(zhì)鉆探要求

（1）超前地質(zhì)鉆探技術(shù)要求。①孔數(shù)。超前水平鉆孔各斷面設(shè)置孔數(shù)為五個，拱部設(shè)置孔數(shù)為三個，邊墻角設(shè)置孔數(shù)為一個。②孔深。連續(xù)鉆探每個循環(huán)孔深為30m，同時轉(zhuǎn)孔兩循環(huán)前后重疊5m，每25m進行一循環(huán)。③孔徑。按照φ75設(shè)置鉆孔直徑，更好的保證合理鉆探取芯以及取樣工作，并進行孔內(nèi)測試。

（2）超前地質(zhì)鉆探工作要求。①鉆探施工過程當(dāng)中，必須要將現(xiàn)場鉆探信息充分記錄，如鉆孔的位置以及鉆孔和終孔時間，并詳細(xì)記錄轉(zhuǎn)進過程當(dāng)中的壓力、孔深，伴隨鉆孔深度不斷加深，鉆進速度的改變以及沖洗液的顏色和流量改變等。②維護保養(yǎng)鉆進設(shè)備，確保鉆機良好的運行狀態(tài)，條管理工作充分做好，并加強多方協(xié)調(diào)與配合，對鉆探時間有效減少與縮短。

5 鉆孔質(zhì)量保證措施

為了保證工作效率，控制和減少超前鉆探對于工作面開發(fā)占用時間，結(jié)合沖擊鉆和回轉(zhuǎn)取心鉆進行施工，依照地質(zhì)調(diào)會以及物探方法相結(jié)合的形式，對于圍巖危險區(qū)準(zhǔn)確判斷，合理選擇沖擊鉆或者回轉(zhuǎn)取芯鉆。回轉(zhuǎn)取芯鉆鉆探速度相對較慢，會對施工時間造成很大占用，但是可以對鉆探前方圍巖做出準(zhǔn)確判斷。所以應(yīng)當(dāng)依照具體實際展開詳細(xì)研究，對鉆探方法進行選擇，超前鉆探應(yīng)當(dāng)在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求下，科學(xué)合理的開展鉆探施工，控制質(zhì)量過程當(dāng)中，可以將以下措施作用充分發(fā)揮出來：

5.1 采用系統(tǒng)的鉆探程序

（1）測量布孔：施工之前按照設(shè)計圖，對鉆探施工位置做出準(zhǔn)確的判斷，通過全站儀以及經(jīng)緯儀準(zhǔn)確的測量鉆孔位置，并進行放線，利用紅油漆標(biāo)明開孔位置。

（2）設(shè)備就位：布置好孔位之后，及時就位相關(guān)設(shè)備，將動力電源接通，保證合理供風(fēng)與供水，專業(yè)電工合理安裝電路，更好地保證安全性，緊密的連接供風(fēng)管路，避免發(fā)生漏氣問題。

（3）將鉆機與孔位對正，準(zhǔn)確固定，針對開挖工作面孔位，將鉆具前端與其對準(zhǔn)，并對鉆機方位作出合理調(diào)整，牢固的固定鉆機。

（4）開孔與及對孔口管進行安裝，必須要保證牢固的安裝孔口管。

（5）成孔驗收：施工工作必須要與設(shè)計要求相符合，現(xiàn)場工作人員必須要詳細(xì)的調(diào)查研究，確認(rèn)簽收才能停鉆終孔。

5.2 控制鉆進方向

（1）完成鉆機定位之后，加固鉆機機座，確保鉆進過程當(dāng)中鉆機不會發(fā)生偏移，鉆進施工過程中，對于機器是否存在松動認(rèn)真檢查，并做出相應(yīng)的調(diào)整于固定。

（2）采取有效方法，盡可能加長鉆具導(dǎo)向裝置，選擇轉(zhuǎn)個應(yīng)當(dāng)具備較強的剛度，避免發(fā)生鉆具下沉，符合相關(guān)技術(shù)要求，不可應(yīng)用彎曲的鉆具進行鉆進。

（3）如果遇到巖層由軟變硬時，應(yīng)當(dāng)對鉆機速度合理控制，通過輕壓鉆進，之后再利用硬巖層鉆勁方法進行鉆進，同時對換徑次數(shù)有效控制。

（4）如果鉆孔達(dá)到100m以上，必須要對工作面的炎性充分考慮，了解隧道前進方向以及坡度等，還要充分考慮鉆桿自重，全面的設(shè)計鉆孔定向，對鉆進角度合理調(diào)整。

5.3 施工安全措施

（1）施工工作開展之前，應(yīng)當(dāng)將施工人員組織起來開展技術(shù)交底，強化安全教育工作，特別是針對井下工作人員，應(yīng)當(dāng)加強教育，使其了解避災(zāi)線路，遇有災(zāi)害發(fā)生時及時撤離。

（2）施工安全負(fù)責(zé)人員在施工之前，必須要對施工地點通風(fēng)支付情況展開全面調(diào)查，將各類雜物以及危巖活矸全面的清除，更好的保證施工安全性，避免進行空頂作業(yè)，對于鉆機穩(wěn)步性展開全面調(diào)查，了解和掌握其完好情況，在沒有安全隱患時，才可進行施工。

（3）當(dāng)便攜式法師監(jiān)測報警儀設(shè)置在鉆機的上方，鉆探施工過程當(dāng)中，可以利用這一儀器設(shè)備來檢測作業(yè)20米范圍中的瓦斯含量，如果瓦斯含量超標(biāo)，必須要立即停止作業(yè)，切斷電源，將工作人員全部撤出，當(dāng)瓦斯?jié)舛冉档较嚓P(guān)要求范圍之下才可以接通電源繼續(xù)施工。

（4）施工過程當(dāng)中，如果鉆機有噴孔，頂鉆問題出現(xiàn)時，必須要立即停止鉆進，及時檢查，存在突出預(yù)兆時，及時的切斷電源，將工作人員全部撤出，不可將轉(zhuǎn)桿拔出，并及時上報，施工過程當(dāng)中應(yīng)當(dāng)確保后路通暢，有瓦斯情況出現(xiàn)時，以便第一時間全部撤離。

（5）施工過程當(dāng)中應(yīng)當(dāng)選擇應(yīng)用高素質(zhì)的鉆探工人和班長進行鉆探施工，根據(jù)相關(guān)規(guī)范，科學(xué)合理的操作鉆探設(shè)備，還應(yīng)當(dāng)對鉆機結(jié)構(gòu)，使用性能以及方法等全面了解與掌握，不可以對鉆機液壓控制系統(tǒng)任意的進行調(diào)整，鉆機存在故障時，及時檢修處理，不可帶病工作。

（6）鉆機開動之前，必須要將有關(guān)準(zhǔn)備工作充分做好，合理的分工，操作過程當(dāng)中施工人員應(yīng)當(dāng)高度集中注意力，并通力配合，確保準(zhǔn)確無誤之后，才開動鉆機進行施工。

（7）施工工作開展過程當(dāng)中，不可再鉆桿后方站在進行操作，同時人員嚴(yán)禁站在鉆桿前后以及兩旁，避免鉆探施工過程當(dāng)中高壓水，頂出鉆具對人員造成傷害，或者由于鉆桿攪傷對人員造成傷害，運轉(zhuǎn)過程當(dāng)中的鉆機，不可用手對鉆桿進行托扶，施工工作人員必須要認(rèn)真穿戴工作服，將防護袖帶好，扎牢袖口，并帶好安全帽以及礦燈，不能穿拖鞋或者光腳進行施工。

（8）鉆探過程當(dāng)中，如果由于故障原因發(fā)生停鉆的，必須要采取有效措施將鉆具提出孔口，保證其安全，避免出現(xiàn)擱鉆或者埋鉆。

（9）由專人帶班進行統(tǒng)一的指揮，整齊堆放各種材料與設(shè)備，科學(xué)合理的進行施工。

6 結(jié)語

近年來，在經(jīng)濟社會高速發(fā)展背景下，礦山隧道施工項目不斷增多，為了保證施工安全，必須要采取科學(xué)有效的方法進行施工，尤其要對施工前方不良地質(zhì)體展開準(zhǔn)確的超前預(yù)報，減少災(zāi)害的發(fā)生，同時科學(xué)合理的進行支護與開挖。超前鉆孔能夠?qū)⒄谱用媲胺降刭|(zhì)特征充分的揭示出來，極大地保證了鉆探準(zhǔn)確率，在地質(zhì)災(zāi)害超前預(yù)報當(dāng)中發(fā)揮著重要的作用。上文通過結(jié)合工程實例，提出超前地質(zhì)鉆探工作要求以及相應(yīng)的技術(shù)措施，為同類工程提供參考借鑒。