“有掘必探,先探后掘”技術措施在深部礦井開采中的應用

摘要：本文論述了深井開采，采取“有掘必探，先探后掘”技術措施的必要性，及取得的良好效果。

關鍵詞：有掘必探 先探后掘

中圖分類號：P631.4 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X(2012)01(c)-0096-01

近年來由于采煤高可靠性，大功率設備的不斷更新完善，煤礦安壘高效建設的步伐也在逐步加快，龍煤雞西分子公司，至2010年，年產量已達到1500萬t以上，公司擁有的十二個生產礦井和一個建設礦井，平均采深已達到700m以上，采深的逐步加大，使地質環境更加復雜。

根據《煤礦安全規程》、《防治煤與瓦斯突出規定》、《煤礦防治水規定》的有關規定，結合深部開采的特點，為保證礦井安全七產，為超前探測工作面前方，側幫及頂底板一定范圍內的地質構造、老空積水、構造導水、煤巖動力現象及沒有編號的煤層，公司規定所有掘進工作面都必須嚴格執行“有掘必探、先探后掘”的技術措施。

1 深井開采面臨的安全問題

由于深部巖石所處“三高”“一擾動”的特殊環境，深部工程巖體產生的沖擊地壓、巖爆、瓦斯突出，頂板大面積來壓、突水等突發性工程災害，發生的幾率也將越來越高。而且往往發生在采掘活動結束后的一段時間內，具有明顯的瞬時突發性和不可預測性，對深部資源的安全高效開采形成了潛在的安全威脅。

2 深井開采災害常用的防治方法

2.1 煤與瓦斯突出

煤巷掘進工作面，煤與瓦斯突出的防治優先選用超前鉆孔，松動爆破、水力疏松，石門揭煤工作面的防突措施一般采用預抽瓦斯，排放鉆孔、水力沖孔、金屬骨架、煤體固化。

2.2 沖擊地壓

沖擊危險的解危措施一般有卸壓爆破、煤層注水、鉆孔卸壓、定向裂縫、其它防護措施。

鉆孔卸壓是較為經濟適用、可操作性強、見效快較快的防治沖擊地壓措施之一，煤(巖)體鉆孔可以釋放煤(巖)體中積聚的彈性能，消除應力升高區。

在支撐壓力區域內，用大直徑鉆頭鉆孔，降低其應力值，而鉆孔局部范圍出現小的應力集中，當局部小的應力集中超過鉆孔壁的強度時，隨著時間的推移，鉆空間煤體被風化與壓裂，結果使每個鉆孔周圍直徑為D的范圍內卸壓。

2.3 探放水

礦井開采進入深部以后，巖溶水壓將隨著采深加大而逐步升高，在采深大干1000m時，其巖溶水壓將高達7MPa，甚至更高。巖溶水壓的升高，使得礦井突水災害更為頻繁、嚴重。原來不導水的構造裂隙帶將轉變為導水裂隙帶。

對于采掘工作面受水害影響的礦井，規定堅持預測預報、有疑必探、先探后掘，先治后采的原則。探放老空積水的超前鉆距，根據水壓、煤(巖)層厚度和強度及安全措施等情況確定，但最小水平鉆距不得小于30m。

2.4 構造帶預測

由于采掘擾動造成斷層或裂隙活化使得突水幾率增加-構造應力的存在使巷道受次生應力的大小和方向得以改變，掘進巷道在結構造帶時必須采取加強支護的措施。構造帶是冒頂，沖擊地壓，煤與瓦斯突出等災害最易發生的地點。

3 采用“有掘必探、先探后掘”技術措施的理論依據

根據深井開采災害通用防治方法，有超前鉆孔，鉆孔卸壓，以及水力疏松、煤層注水、卸壓爆破等防治方法，其實質是破壞煤、巖體的完整性、連續性。降低其積聚彈性能的能力，使彈性能、地應力、瓦斯壓力、瓦斯得到釋放。“有掘必探、先探后掘”的目的和意義可概括為“三防、一探”即防沖擊地壓、防治煤與瓦斯突出、防治水，探構造。

防治措施中，超前鉆孔是最經濟、適用、簡便易行的防治深井開采災害方法。

4 技術措施的制定

4.1 措施執行原則及要求

(1)各礦按照公司的要求制定本單位“有掘必探、先探后掘”工作管理規定，并以礦文落實到各生產單位。

(2)井下所有掘進工作面都必須執行“有掘必探、先探后掘”的規定。對于個別工程量較小(小于20m)的單項工程，地質資料完全清楚的情況下，經礦總工程師審批后，可不進行鉆探工作。

(3)探測工作堅持“物探先行、鉆探驗證”和“物探、鉆探”相結合的原則，首先開展物探工作，以便于有針對性的采取鉆探工作。

4.2 鉆探施工要求

(1)全巖工作面沿巷道方向施工一個長孔，孔深不小于50m，鉆孔直徑不小于75mm、超前距離不小于10m(余孔深度)。對于工作面前進方向的側幫及頂，底板，根據地質資料和物探情況確定鉆孔的個數和參數。

(2)煤與半煤巖工作面沿煤施工鉆孔三個(前方、兩幫)，鉆孔深度不小于30米，鉆孔直徑不小于75mm、終孔水平投影間距不小于7米，超前距不小于10m(余孔深度)。對頂底板情況根據地質資料和物探情況確定鉆孔的個數和參數。

(3)前探鉆孔不能替代防突措施孔和探放水孔，防治突出和探放水要專門編制設計和措施，可以涵蓋鉆探孔。

(4)鉆探工作的設計和安全技術措施要編制到《作業規程》中，每次鉆探作業時，必須有專業人員現場記錄，地測部門根據現場情況提供地質預報及《停掘通知單》和《允許掘進通知單》。

(5)鉆探工作由施工單位和地質部門分別做好記錄，并建立臺帳以備查詢。

4.3 其它

嚴格執行《煤礦安全規程》，《防治煤與瓦斯突出規定》，《煤礦防治水規定》有關規定。

5 鉆探設備選擇

根據鉆探要求，為全公司150個掘進隊組配備了設備。煤及半煤工作面配備使用ZQSJ-90／2.4、ZQSJ-100／3.0，ZQSJ-140／

4.1 等型號的手持式風動鉆機，全巖掘進面配備ZLJ-640、ZQJ-150／2、ZQJC-200／1等礦用鉆機。

6 結論

雞西分公司采取“有掘必探、先探后掘”技術措施后，在執行過程中堅持以電磁輻射儀、物探儀、瓦斯解析儀等儀器，首先進行物探，當達到臨界值以上或探測前方有構造、水等特殊情況時，根據情況有針塒性開展鉆探工作，和鉆孔卸壓的防治措施。做到了“物探先行，有疑必鉆”。對深部開采不可預見的突發性災害，起到了積極有效的預防作用。