鉆探技術在煤礦水害防治工作中的應用

＊衛鵬飛

（山西洪洞西山光道煤業有限公司 山西 043500）

前言

煤礦生產存在較高的不安全因素，如果其中缺少完善的防治水系統，一旦出現水害，很容易毀滅礦井，導致經濟損失以及人員傷亡。因此對于相關生產施工人員而言，需要強化煤礦防治水工作，促進鉆探技術在防治水工作中的應用，對煤礦企業以及施工人員，都有重要的意義。

1.煤礦水害類型及防治技術類型

(1)礦井水害類型

導致煤礦出現水害的因素相對較多，且礦井水害類型也比較多。就現階段實際情況看，礦井水害類型能夠分為以下內容。按照出水位置能夠將礦井水害類型分為老空水、底板水以及頂板水；結合水源海水介質類型，能夠將礦井水害類型分為巖溶水、裂隙水以及孔隙水；結合導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)礦井防治水技術類型

結合不同突水成因，能夠將礦井防治水技術具體劃分為以下類型：其一，從水源角度對問題解決。應用該種技術的情況包括如礦井防排水系統建設、含水層注漿疏水降壓開采、探放水等。其中，對于含水層注漿改造技術，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為弱富水、隔水層狀態，應用排水系統排除礦井水。其二，結合隔水層的完整性、隔水能力對問題解決。對隔水層抵抗水壓能力評價，應用帶壓開采，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象，形成整體。其三，對水源躲避。具體方式包括對防水閘門、帷幕截流技術、留設防水煤柱等。其四，對采煤方法改變。對采煤方法、采煤設計改變，對采動應力、底板破壞深度減少，從而保證采煤的安全性。具體方法如對工作面斜長斷臂工作面縮短，對采煤法協調、充填開采等。其五，水害預測預報預警技術。在出現水害前進行預測預報，如果出現水害即發出警報，從而對危險有效避免。

防治水害的主要手段包括物探、化探以及鉆探。對于物探，主要是對工作面附近構造檢測，明確環境周圍是否存在地質疏松情況，或是積水情況，對工作過程中塌方事故有效避免。該方式操作簡便性較好，且投入較低成本。但另一方面，該勘測范圍具有局限性，因此只能作為初步檢測。對于化探，主要是借助化學儀器分析試樣，并對比分析資料庫中的資料，明確水樣來源，從而加強防護措施，該種方法適用于出現透水的情況。對于鉆探，即使借助專門水鉆機，針對特定位置開展鉆孔檢測工作，如果不清楚煤礦周圍的地質情況，可以對常規性檢測應用，對工作面存在的一系列安全問題檢測，對其中的安全隱患有效排除。如果已經明確井中存在積水的情況，則可應用專項檢測的方式，檢測異常的位置，該種方式直觀性較大，且解決問題具有針對性。

2.鉆探技術應用到煤礦水害防治工作中重要作用

我國有豐富的煤炭儲量和產量，但煤礦水文地質條件復雜性較高。伴隨近些年我國煤炭工業發展迅速，水害問題也越來越突出。煤礦開采階段如果突發事故，很容易導致人員財產損失，影響我國煤礦安全生產的重要隱患即是水害威脅。鉆探技術逐漸成為煤礦水害防治技術實施的重要途徑、手段。在煤礦水害防治過程中應用鉆探技術，能夠對前期物探結果驗證，還能夠對富水異常位置水文地質特點，幫助施工一方對導水構造水文地質條件與水源之間的關系有效了解。但另一方面，在我國現階段煤礦水害防治工作開展過程中，很多問題都在影響鉆探技術應用效果，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。因此在實際對鉆探技術應用時，相關設計人員需要對鉆孔軌跡平直性有效保證，在此基礎上對鉆孔彎曲程度有效控制，對孔壁與鉆桿之間頻繁摩擦導致的給進壓力有效避免。同時，為了對鉆孔埋鉆風險等因素有效減低，相關水害防治人員能夠將定向鉆進加回轉鉆機的方式，帶出鉆進孔中多余雜質，并觀測鉆進極端鉆孔漏失量，明確巖層破碎帶水害分布情況，為后續水害防治提供良好的理論基礎。此外，為了對巷道掘進后續工作穩定性的保證，對礦井工作面緊張程度緩解，相關工作人員可對工程水文地質條件相似的工程經驗借鑒，從而對煤礦水害區鉆探方法有效調整。

3.水害防治中鉆探的應用分類

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

4.鉆井技術應用要求

在進行鉆探工作前，需要保證施工隊伍配有專業的鉆孔人員。在正式鉆孔前，需要鉆孔人員提前到位，整理相應器材，保證工作范圍的安全性，并將鉆孔機器遷到工作地點附近。在此基礎上對周圍地質環境觀察，對煤巖層傾角測量，結合數據庫中的資料對煤巖巖性明確。借助數據整理、分析，對鉆孔位置明確，避免工作面出現積水的情況，隨后進行相應的施工工作。煤礦企業需要加強對鉆孔人員的培訓工作，提升鉆孔人員的臨場反應能力。

在對鉆探技術應用的過程中，需要首先對施工人員的安全性有效保證。需要保證有工作人員操作機器設備的同時，配有相應的實時記錄工作。在開始鉆探工作時，鉆探人員需要在鉆機一側，避免站在機器轉動的位置，也不能站在立軸下邊。此外，對于機器轉動的方向，需要保證其環境的空曠性。在具體鉆探過程中，操作人員需要全神貫注，對鉆機轉速、鉆孔深度有效控制。在延伸鉆桿時，需要結合相應的規范標準開展操作工作。在機器運行過程中，如果出現突然不動或是卡鉆的情況，需要及時找專業維修人員處理，避免生拉硬拽。對于實時記錄的工作人員，需要結合機器深度變化、轉速變化以及巖層變化做好相應記錄工作。在完成一段距離鉆探工作后，或是需要對器具更換，需要對鉆孔深度重新測量，要對數字的嚴密性、準確性有效保證。如果煤巖層出現松軟的情況，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象，隨后向領隊報告情況，等待進行后續操作。

在結束鉆探工作后，需要對施工情況進行詳細盤查，如果出現鉆孔冒水的現象，需要及時安排工作人員觀察鉆孔涌水量等方面情況，并做好相應記錄。如果未出現意外情況，則需要對鉆孔密封，避免出現事故。

5.鉆探技術在礦井水害防治工作中的應用

（1）老空積水。在下礦井過程中，如果忽視老空積水，會增加下井人員的人身風險，因此需要應用鉆探技術進行相應處理工作。具體操作為，如果積水存在于區域內，明確合適的鉆孔位置，隨后開展積水排放工作。需要結合水泵排水力度明確閥門開放大小。如果鉆孔不再蓄水，則說明水位低于孔口，說明不再存在積水。

（2）基巖厚度。含水層會覆蓋在煤礦附近，且相對較厚，很容易對工作順利開展造成影響。為了保證厚度，需要應用鉆探技術開展相應檢測工作，分析附近地質資料，并應用合適的技術變薄基巖厚度。該項工作耗時又耗成本，但對鉆探技術應用，能夠對不必要的開支有效節省，同時也能夠加快進度。

（3）斷層現象。斷層情況會出現于礦井之中。如果存在較多的斷層，且如果地質問題模糊，很容易對工作進度造成影響，該種情況解決辦法能夠借助鉆探技術實現。在具體鉆探過程中，對斷層東西傾向問題明確，能夠加強鉆進工作，對工作效率提升。

（4）大口徑煤礦水井。在鉆探過程中，會遇到大口直排水井。該類水井存在較大的口徑，在鉆探過程中會有較高要求，應用鉆探技術操作難度相對較大。經過相關部門研究，我國已經專門針對大口徑水井鉆探技術進行相應研究，且也有了相應的成果。

6.總結

綜上所述，鉆探技術應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，能夠檢測多方面的內容。針對鉆探技術應用過程中存在的不足，相關工作人員還要加強相應的研究。