鉆探技術(shù)在煤礦水害防治工作中的應(yīng)用

＊衛(wèi)鵬飛

（山西洪洞西山光道煤業(yè)有限公司 山西 043500）

前言

煤礦生產(chǎn)存在較高的不安全因素，如果其中缺少完善的防治水系統(tǒng)，一旦出現(xiàn)水害，很容易毀滅礦井，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)損失以及人員傷亡。因此對(duì)于相關(guān)生產(chǎn)施工人員而言，需要強(qiáng)化煤礦防治水工作，促進(jìn)鉆探技術(shù)在防治水工作中的應(yīng)用，對(duì)煤礦企業(yè)以及施工人員，都有重要的意義。

1.煤礦水害類型及防治技術(shù)類型

(1)礦井水害類型

導(dǎo)致煤礦出現(xiàn)水害的因素相對(duì)較多，且礦井水害類型也比較多。就現(xiàn)階段實(shí)際情況看，礦井水害類型能夠分為以下內(nèi)容。按照出水位置能夠?qū)⒌V井水害類型分為老空水、底板水以及頂板水；結(jié)合水源海水介質(zhì)類型，能夠?qū)⒌V井水害類型分為巖溶水、裂隙水以及孔隙水；結(jié)合導(dǎo)水通道能夠劃分礦井水害為煤柱突水、陷落柱突水、封閉不良鉆井突水、斷層突水等；根據(jù)水源類型能夠劃分為地下水、老窖水、大氣降水以及地表水。

(2)礦井防治水技術(shù)類型

結(jié)合不同突水成因，能夠?qū)⒌V井防治水技術(shù)具體劃分為以下類型：其一，從水源角度對(duì)問(wèn)題解決。應(yīng)用該種技術(shù)的情況包括如礦井防排水系統(tǒng)建設(shè)、含水層注漿疏水降壓開采、探放水等。其中，對(duì)于含水層注漿改造技術(shù)，主要是借助黏土漿或是水泥漿代替為水，從而改變含水層富水狀態(tài)為弱富水、隔水層狀態(tài)，應(yīng)用排水系統(tǒng)排除礦井水。其二，結(jié)合隔水層的完整性、隔水能力對(duì)問(wèn)題解決。對(duì)隔水層抵抗水壓能力評(píng)價(jià)，應(yīng)用帶壓開采，或是借助底板注漿改造，改變隔水層含有通道或是不完整的現(xiàn)象，形成整體。其三，對(duì)水源躲避。具體方式包括對(duì)防水閘門、帷幕截流技術(shù)、留設(shè)防水煤柱等。其四，對(duì)采煤方法改變。對(duì)采煤方法、采煤設(shè)計(jì)改變，對(duì)采動(dòng)應(yīng)力、底板破壞深度減少，從而保證采煤的安全性。具體方法如對(duì)工作面斜長(zhǎng)斷臂工作面縮短，對(duì)采煤法協(xié)調(diào)、充填開采等。其五，水害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警技術(shù)。在出現(xiàn)水害前進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，如果出現(xiàn)水害即發(fā)出警報(bào)，從而對(duì)危險(xiǎn)有效避免。

防治水害的主要手段包括物探、化探以及鉆探。對(duì)于物探，主要是對(duì)工作面附近構(gòu)造檢測(cè)，明確環(huán)境周圍是否存在地質(zhì)疏松情況，或是積水情況，對(duì)工作過(guò)程中塌方事故有效避免。該方式操作簡(jiǎn)便性較好，且投入較低成本。但另一方面，該勘測(cè)范圍具有局限性，因此只能作為初步檢測(cè)。對(duì)于化探，主要是借助化學(xué)儀器分析試樣，并對(duì)比分析資料庫(kù)中的資料，明確水樣來(lái)源，從而加強(qiáng)防護(hù)措施，該種方法適用于出現(xiàn)透水的情況。對(duì)于鉆探，即使借助專門水鉆機(jī)，針對(duì)特定位置開展鉆孔檢測(cè)工作，如果不清楚煤礦周圍的地質(zhì)情況，可以對(duì)常規(guī)性檢測(cè)應(yīng)用，對(duì)工作面存在的一系列安全問(wèn)題檢測(cè)，對(duì)其中的安全隱患有效排除。如果已經(jīng)明確井中存在積水的情況，則可應(yīng)用專項(xiàng)檢測(cè)的方式，檢測(cè)異常的位置，該種方式直觀性較大，且解決問(wèn)題具有針對(duì)性。

2.鉆探技術(shù)應(yīng)用到煤礦水害防治工作中重要作用

我國(guó)有豐富的煤炭?jī)?chǔ)量和產(chǎn)量，但煤礦水文地質(zhì)條件復(fù)雜性較高。伴隨近些年我國(guó)煤炭工業(yè)發(fā)展迅速，水害問(wèn)題也越來(lái)越突出。煤礦開采階段如果突發(fā)事故，很容易導(dǎo)致人員財(cái)產(chǎn)損失，影響我國(guó)煤礦安全生產(chǎn)的重要隱患即是水害威脅。鉆探技術(shù)逐漸成為煤礦水害防治技術(shù)實(shí)施的重要途徑、手段。在煤礦水害防治過(guò)程中應(yīng)用鉆探技術(shù)，能夠?qū)η捌谖锾浇Y(jié)果驗(yàn)證，還能夠?qū)Ω凰惓Ｎ恢盟牡刭|(zhì)特點(diǎn)，幫助施工一方對(duì)導(dǎo)水構(gòu)造水文地質(zhì)條件與水源之間的關(guān)系有效了解。但另一方面，在我國(guó)現(xiàn)階段煤礦水害防治工作開展過(guò)程中，很多問(wèn)題都在影響鉆探技術(shù)應(yīng)用效果，如較短的含水層有效孔段、不可控的鉆孔軌跡、較淺的鉆孔深度等。因此在實(shí)際對(duì)鉆探技術(shù)應(yīng)用時(shí)，相關(guān)設(shè)計(jì)人員需要對(duì)鉆孔軌跡平直性有效保證，在此基礎(chǔ)上對(duì)鉆孔彎曲程度有效控制，對(duì)孔壁與鉆桿之間頻繁摩擦導(dǎo)致的給進(jìn)壓力有效避免。同時(shí)，為了對(duì)鉆孔埋鉆風(fēng)險(xiǎn)等因素有效減低，相關(guān)水害防治人員能夠?qū)⒍ㄏ蜚@進(jìn)加回轉(zhuǎn)鉆機(jī)的方式，帶出鉆進(jìn)孔中多余雜質(zhì)，并觀測(cè)鉆進(jìn)極端鉆孔漏失量，明確巖層破碎帶水害分布情況，為后續(xù)水害防治提供良好的理論基礎(chǔ)。此外，為了對(duì)巷道掘進(jìn)后續(xù)工作穩(wěn)定性的保證，對(duì)礦井工作面緊張程度緩解，相關(guān)工作人員可對(duì)工程水文地質(zhì)條件相似的工程經(jīng)驗(yàn)借鑒，從而對(duì)煤礦水害區(qū)鉆探方法有效調(diào)整。

3.水害防治中鉆探的應(yīng)用分類

鉆探在水害防治中是關(guān)鍵技術(shù)，在查明水源含水、導(dǎo)水通道、突水水源方面都有重要的應(yīng)用。結(jié)合不同應(yīng)用目標(biāo)，鉆探技術(shù)能夠分為以下類型：其一，聯(lián)合探查。結(jié)合物探技術(shù)與鉆探技術(shù)是地面開展礦床水文地質(zhì)勘察、井下查明礦井水文地質(zhì)的條件，特別對(duì)于5m斷層以及特殊地質(zhì)構(gòu)造體，聯(lián)合探查是主要應(yīng)用的技術(shù)手段。其二，井下探放水。將鉆孔布置在井下，借助井下鉆探技術(shù)，定向鉆探頂板、底板以及掘進(jìn)面，鉆探深度能夠達(dá)到500m，探查可能會(huì)影響安全開采的水體，在必要的情況需要進(jìn)行安全疏放，并且控制在一定范圍內(nèi)。其三，大口徑直排水井。為了對(duì)井下出水安全排放，對(duì)巷道、井筒空間減少，對(duì)排水通道距離縮短，對(duì)鉆探技術(shù)應(yīng)用，可以將大口徑直排水井設(shè)置在水倉(cāng)附近，作為礦井排水的方法之一。其四，封閉不良鉆孔啟封。對(duì)于質(zhì)量不確定的鉆孔，需要重新對(duì)鉆孔進(jìn)行透孔，并重新進(jìn)行封閉工作。其五，疏水降壓。在地面或是井下進(jìn)行鉆探工作，提前疏放頂、底板中可疏水體，對(duì)水量、水壓有效減少，從而保證開采的安全性。其六，底板注漿改造。應(yīng)用地面定向鉆探技術(shù)，針對(duì)可能出現(xiàn)透水的含水層、薄弱地帶進(jìn)行鉆探，將水泥漿、黏土、粉煤灰等加固材料分次、分壓帶入，填充導(dǎo)水通道、含水層儲(chǔ)水空間，從而減少含水層儲(chǔ)水空間，對(duì)導(dǎo)水通道隔堵，或是對(duì)隔水層加厚、改造，從而從根本上保證含水層效果。其七，搶險(xiǎn)救援快速鉆探。如果出現(xiàn)礦井事故且井下有被困人員，不能進(jìn)行井巷搶險(xiǎn)，或是井巷搶險(xiǎn)進(jìn)展、效果不足，可以將定向鉆探技術(shù)應(yīng)用到地面上，開展相應(yīng)的搶險(xiǎn)救災(zāi)活動(dòng)。

4.鉆井技術(shù)應(yīng)用要求

在進(jìn)行鉆探工作前，需要保證施工隊(duì)伍配有專業(yè)的鉆孔人員。在正式鉆孔前，需要鉆孔人員提前到位，整理相應(yīng)器材，保證工作范圍的安全性，并將鉆孔機(jī)器遷到工作地點(diǎn)附近。在此基礎(chǔ)上對(duì)周圍地質(zhì)環(huán)境觀察，對(duì)煤巖層傾角測(cè)量，結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)中的資料對(duì)煤巖巖性明確。借助數(shù)據(jù)整理、分析，對(duì)鉆孔位置明確，避免工作面出現(xiàn)積水的情況，隨后進(jìn)行相應(yīng)的施工工作。煤礦企業(yè)需要加強(qiáng)對(duì)鉆孔人員的培訓(xùn)工作，提升鉆孔人員的臨場(chǎng)反應(yīng)能力。

在對(duì)鉆探技術(shù)應(yīng)用的過(guò)程中，需要首先對(duì)施工人員的安全性有效保證。需要保證有工作人員操作機(jī)器設(shè)備的同時(shí)，配有相應(yīng)的實(shí)時(shí)記錄工作。在開始鉆探工作時(shí)，鉆探人員需要在鉆機(jī)一側(cè)，避免站在機(jī)器轉(zhuǎn)動(dòng)的位置，也不能站在立軸下邊。此外，對(duì)于機(jī)器轉(zhuǎn)動(dòng)的方向，需要保證其環(huán)境的空曠性。在具體鉆探過(guò)程中，操作人員需要全神貫注，對(duì)鉆機(jī)轉(zhuǎn)速、鉆孔深度有效控制。在延伸鉆桿時(shí)，需要結(jié)合相應(yīng)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)開展操作工作。在機(jī)器運(yùn)行過(guò)程中，如果出現(xiàn)突然不動(dòng)或是卡鉆的情況，需要及時(shí)找專業(yè)維修人員處理，避免生拉硬拽。對(duì)于實(shí)時(shí)記錄的工作人員，需要結(jié)合機(jī)器深度變化、轉(zhuǎn)速變化以及巖層變化做好相應(yīng)記錄工作。在完成一段距離鉆探工作后，或是需要對(duì)器具更換，需要對(duì)鉆孔深度重新測(cè)量，要對(duì)數(shù)字的嚴(yán)密性、準(zhǔn)確性有效保證。如果煤巖層出現(xiàn)松軟的情況，或是鉆孔水量增加，需要停止操作工作，也不可立即拔出鉆具，記錄人員記下鉆孔深度以及其他現(xiàn)象，隨后向領(lǐng)隊(duì)報(bào)告情況，等待進(jìn)行后續(xù)操作。

在結(jié)束鉆探工作后，需要對(duì)施工情況進(jìn)行詳細(xì)盤查，如果出現(xiàn)鉆孔冒水的現(xiàn)象，需要及時(shí)安排工作人員觀察鉆孔涌水量等方面情況，并做好相應(yīng)記錄。如果未出現(xiàn)意外情況，則需要對(duì)鉆孔密封，避免出現(xiàn)事故。

5.鉆探技術(shù)在礦井水害防治工作中的應(yīng)用

（1）老空積水。在下礦井過(guò)程中，如果忽視老空積水，會(huì)增加下井人員的人身風(fēng)險(xiǎn)，因此需要應(yīng)用鉆探技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)處理工作。具體操作為，如果積水存在于區(qū)域內(nèi)，明確合適的鉆孔位置，隨后開展積水排放工作。需要結(jié)合水泵排水力度明確閥門開放大小。如果鉆孔不再蓄水，則說(shuō)明水位低于孔口，說(shuō)明不再存在積水。

（2）基巖厚度。含水層會(huì)覆蓋在煤礦附近，且相對(duì)較厚，很容易對(duì)工作順利開展造成影響。為了保證厚度，需要應(yīng)用鉆探技術(shù)開展相應(yīng)檢測(cè)工作，分析附近地質(zhì)資料，并應(yīng)用合適的技術(shù)變薄基巖厚度。該項(xiàng)工作耗時(shí)又耗成本，但對(duì)鉆探技術(shù)應(yīng)用，能夠?qū)Σ槐匾拈_支有效節(jié)省，同時(shí)也能夠加快進(jìn)度。

（3）斷層現(xiàn)象。斷層情況會(huì)出現(xiàn)于礦井之中。如果存在較多的斷層，且如果地質(zhì)問(wèn)題模糊，很容易對(duì)工作進(jìn)度造成影響，該種情況解決辦法能夠借助鉆探技術(shù)實(shí)現(xiàn)。在具體鉆探過(guò)程中，對(duì)斷層?xùn)|西傾向問(wèn)題明確，能夠加強(qiáng)鉆進(jìn)工作，對(duì)工作效率提升。

（4）大口徑煤礦水井。在鉆探過(guò)程中，會(huì)遇到大口直排水井。該類水井存在較大的口徑，在鉆探過(guò)程中會(huì)有較高要求，應(yīng)用鉆探技術(shù)操作難度相對(duì)較大。經(jīng)過(guò)相關(guān)部門研究，我國(guó)已經(jīng)專門針對(duì)大口徑水井鉆探技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)研究，且也有了相應(yīng)的成果。

6.總結(jié)

綜上所述，鉆探技術(shù)應(yīng)用到煤礦水害防治之中有重要的作用和意義，能夠提升煤礦開采的便利性，能夠檢測(cè)多方面的內(nèi)容。針對(duì)鉆探技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中存在的不足，相關(guān)工作人員還要加強(qiáng)相應(yīng)的研究。