超前水平鉆探在礦山地質災害預報中的應用研究

胡啟鋒，陳浩習

（江西有色地質勘查二隊，江西 贛州 343000）

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

1 概述

伴隨經濟社會高速發展，各種工程建設也在大規模的推進，尤其是礦山工程近年來數量和規模日漸擴大，然而在礦山工程施工實際，由于不了解前方地質情況，時常會遇到暗河、破碎帶以及斷層還有高地應力等不良地質體，造成涌水泥石流、塌方、巖爆冒頂等各種地質災害頻繁發生，嚴重阻礙到工程施工工作的正常開展，還會引發巨大的經濟損失，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，而且由于技術和經費因素影響對前期地質勘探工作形成很大阻礙，施工之前無法對隧道圍巖地質情況充分查明，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對，通過超前預報手段準確的判斷前方不良地質災害，以便更好的指導開挖和支護設計工作，避免地質災害對施工造成不良影響，引發災害事故[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，開展水平鉆進工作，依照鉆孔信息來對礦山隧道前方地質情況展開準確判斷，人為的可以設計與控制鉆孔、數量、深度以及角度等，充分考慮轉進速度產生的改變，或者鑒定鉆孔取芯，鉆孔當中沖洗液的顏色以及氣味，與巖粉等，對相關情況進行準確的預報，超前鉆孔能夠將掌子面之前的地質情況直接揭示，具有非常高的精準性，這在超前預測報礦山地質災害當中，發揮著十分重要的作用。

對于超前水平鉆探技術而言，其優勢非常的明顯：①具有非常高的預報精準度，能夠對掌子面前方相應距離，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在以下幾個方面：①地質條件較為復雜的情況下，具有較差的預報效果，無法對正洞掌子面之前的貫穿線大節理以及小斷層準確預測，尤其是難以準確地對隧道軸線平行結構面進行準確預測。②破碎的巖體還會引發轉進困難或者卡轉問題，影響鉆進速度。③鉆進過程當中，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量與安全性，更好地指導隧道開挖與支護工作，針對性的進行地質超前預報[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鉆探，查明前方地質情況，保證安全，驗證過程當中利用φ75超前探孔，鉆探時應用回轉取芯鉆，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，預測段發育較好的顏容以及裂隙，應當利用超前小導管進行注漿開展相應的預處理工作。

4 超前地質鉆探要求

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

（2）超前地質鉆探工作要求。①鉆探施工過程當中，必須要將現場鉆探信息充分記錄，如鉆孔的位置以及鉆孔和終孔時間，并詳細記錄轉進過程當中的壓力、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維護保養鉆進設備，確保鉆機良好的運行狀態，條管理工作充分做好，并加強多方協調與配合，對鉆探時間有效減少與縮短。

5 鉆孔質量保證措施

為了保證工作效率，控制和減少超前鉆探對于工作面開發占用時間，結合沖擊鉆和回轉取心鉆進行施工，依照地質調會以及物探方法相結合的形式，對于圍巖危險區準確判斷，合理選擇沖擊鉆或者回轉取芯鉆。回轉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確判斷。所以應當依照具體實際展開詳細研究，對鉆探方法進行選擇，超前鉆探應當在相關標準要求下，科學合理的開展鉆探施工，控制質量過程當中，可以將以下措施作用充分發揮出來：

5.1 采用系統的鉆探程序

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

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

（3）將鉆機與孔位對正，準確固定，針對開挖工作面孔位，將鉆具前端與其對準，并對鉆機方位作出合理調整，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計要求相符合，現場工作人員必須要詳細的調查研究，確認簽收才能停鉆終孔。

5.2 控制鉆進方向

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

（2）采取有效方法，盡可能加長鉆具導向裝置，選擇轉個應當具備較強的剛度，避免發生鉆具下沉，符合相關技術要求，不可應用彎曲的鉆具進行鉆進。

（3）如果遇到巖層由軟變硬時，應當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，同時對換徑次數有效控制。

（4）如果鉆孔達到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，全面的設計鉆孔定向，對鉆進角度合理調整。

5.3 施工安全措施

（1）施工工作開展之前，應當將施工人員組織起來開展技術交底，強化安全教育工作，特別是針對井下工作人員，應當加強教育，使其了解避災線路，遇有災害發生時及時撤離。

（2）施工安全負責人員在施工之前，必須要對施工地點通風支付情況展開全面調查，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，對于鉆機穩步性展開全面調查，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）當便攜式法師監測報警儀設置在鉆機的上方，鉆探施工過程當中，可以利用這一儀器設備來檢測作業20米范圍中的瓦斯含量，如果瓦斯含量超標，必須要立即停止作業，切斷電源，將工作人員全部撤出，當瓦斯濃度降到相關要求范圍之下才可以接通電源繼續施工。

（4）施工過程當中，如果鉆機有噴孔，頂鉆問題出現時，必須要立即停止鉆進，及時檢查，存在突出預兆時，及時的切斷電源，將工作人員全部撤出，不可將轉桿拔出，并及時上報，施工過程當中應當確保后路通暢，有瓦斯情況出現時，以便第一時間全部撤離。

（5）施工過程當中應當選擇應用高素質的鉆探工人和班長進行鉆探施工，根據相關規范，科學合理的操作鉆探設備，還應當對鉆機結構，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任意的進行調整，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，必須要將有關準備工作充分做好，合理的分工，操作過程當中施工人員應當高度集中注意力，并通力配合，確保準確無誤之后，才開動鉆機進行施工。

（7）施工工作開展過程當中，不可再鉆桿后方站在進行操作，同時人員嚴禁站在鉆桿前后以及兩旁，避免鉆探施工過程當中高壓水，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，運轉過程當中的鉆機，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）鉆探過程當中，如果由于故障原因發生停鉆的，必須要采取有效措施將鉆具提出孔口，保證其安全，避免出現擱鉆或者埋鉆。

（9）由專人帶班進行統一的指揮，整齊堆放各種材料與設備，科學合理的進行施工。

6 結語

近年來，在經濟社會高速發展背景下，礦山隧道施工項目不斷增多，為了保證施工安全，必須要采取科學有效的方法進行施工，尤其要對施工前方不良地質體展開準確的超前預報，減少災害的發生，同時科學合理的進行支護與開挖。超前鉆孔能夠將掌子面前方地質特征充分的揭示出來，極大地保證了鉆探準確率，在地質災害超前預報當中發揮著重要的作用。上文通過結合工程實例，提出超前地質鉆探工作要求以及相應的技術措施，為同類工程提供參考借鑒。