钻探技术在煤矿水害防治工作中的应用

＊卫鹏飞

（山西洪洞西山光道煤业有限公司 山西 043500）

前言

煤矿生产存在较高的不安全因素，如果其中缺少完善的防治水系统，一旦出现水害，很容易毁灭矿井，导致经济损失以及人员伤亡。因此对于相关生产施工人员而言，需要强化煤矿防治水工作，促进钻探技术在防治水工作中的应用，对煤矿企业以及施工人员，都有重要的意义。

1.煤矿水害类型及防治技术类型

(1)矿井水害类型

导致煤矿出现水害的因素相对较多，且矿井水害类型也比较多。就现阶段实际情况看，矿井水害类型能够分为以下内容。按照出水位置能够将矿井水害类型分为老空水、底板水以及顶板水；结合水源海水介质类型，能够将矿井水害类型分为岩溶水、裂隙水以及孔隙水；结合导水通道能够划分矿井水害为煤柱突水、陷落柱突水、封闭不良钻井突水、断层突水等；根据水源类型能够划分为地下水、老窖水、大气降水以及地表水。

(2)矿井防治水技术类型

结合不同突水成因，能够将矿井防治水技术具体划分为以下类型：其一，从水源角度对问题解决。应用该种技术的情况包括如矿井防排水系统建设、含水层注浆疏水降压开采、探放水等。其中，对于含水层注浆改造技术，主要是借助黏土浆或是水泥浆代替为水，从而改变含水层富水状态为弱富水、隔水层状态，应用排水系统排除矿井水。其二，结合隔水层的完整性、隔水能力对问题解决。对隔水层抵抗水压能力评价，应用带压开采，或是借助底板注浆改造，改变隔水层含有通道或是不完整的现象，形成整体。其三，对水源躲避。具体方式包括对防水闸门、帷幕截流技术、留设防水煤柱等。其四，对采煤方法改变。对采煤方法、采煤设计改变，对采动应力、底板破坏深度减少，从而保证采煤的安全性。具体方法如对工作面斜长断臂工作面缩短，对采煤法协调、充填开采等。其五，水害预测预报预警技术。在出现水害前进行预测预报，如果出现水害即发出警报，从而对危险有效避免。

防治水害的主要手段包括物探、化探以及钻探。对于物探，主要是对工作面附近构造检测，明确环境周围是否存在地质疏松情况，或是积水情况，对工作过程中塌方事故有效避免。该方式操作简便性较好，且投入较低成本。但另一方面，该勘测范围具有局限性，因此只能作为初步检测。对于化探，主要是借助化学仪器分析试样，并对比分析资料库中的资料，明确水样来源，从而加强防护措施，该种方法适用于出现透水的情况。对于钻探，即使借助专门水钻机，针对特定位置开展钻孔检测工作，如果不清楚煤矿周围的地质情况，可以对常规性检测应用，对工作面存在的一系列安全问题检测，对其中的安全隐患有效排除。如果已经明确井中存在积水的情况，则可应用专项检测的方式，检测异常的位置，该种方式直观性较大，且解决问题具有针对性。

2.钻探技术应用到煤矿水害防治工作中重要作用

我国有丰富的煤炭储量和产量，但煤矿水文地质条件复杂性较高。伴随近些年我国煤炭工业发展迅速，水害问题也越来越突出。煤矿开采阶段如果突发事故，很容易导致人员财产损失，影响我国煤矿安全生产的重要隐患即是水害威胁。钻探技术逐渐成为煤矿水害防治技术实施的重要途径、手段。在煤矿水害防治过程中应用钻探技术，能够对前期物探结果验证，还能够对富水异常位置水文地质特点，帮助施工一方对导水构造水文地质条件与水源之间的关系有效了解。但另一方面，在我国现阶段煤矿水害防治工作开展过程中，很多问题都在影响钻探技术应用效果，如较短的含水层有效孔段、不可控的钻孔轨迹、较浅的钻孔深度等。因此在实际对钻探技术应用时，相关设计人员需要对钻孔轨迹平直性有效保证，在此基础上对钻孔弯曲程度有效控制，对孔壁与钻杆之间频繁摩擦导致的给进压力有效避免。同时，为了对钻孔埋钻风险等因素有效减低，相关水害防治人员能够将定向钻进加回转钻机的方式，带出钻进孔中多余杂质，并观测钻进极端钻孔漏失量，明确岩层破碎带水害分布情况，为后续水害防治提供良好的理论基础。此外，为了对巷道掘进后续工作稳定性的保证，对矿井工作面紧张程度缓解，相关工作人员可对工程水文地质条件相似的工程经验借鉴，从而对煤矿水害区钻探方法有效调整。

3.水害防治中钻探的应用分类

钻探在水害防治中是关键技术，在查明水源含水、导水通道、突水水源方面都有重要的应用。结合不同应用目标，钻探技术能够分为以下类型：其一，联合探查。结合物探技术与钻探技术是地面开展矿床水文地质勘察、井下查明矿井水文地质的条件，特别对于5m断层以及特殊地质构造体，联合探查是主要应用的技术手段。其二，井下探放水。将钻孔布置在井下，借助井下钻探技术，定向钻探顶板、底板以及掘进面，钻探深度能够达到500m，探查可能会影响安全开采的水体，在必要的情况需要进行安全疏放，并且控制在一定范围内。其三，大口径直排水井。为了对井下出水安全排放，对巷道、井筒空间减少，对排水通道距离缩短，对钻探技术应用，可以将大口径直排水井设置在水仓附近，作为矿井排水的方法之一。其四，封闭不良钻孔启封。对于质量不确定的钻孔，需要重新对钻孔进行透孔，并重新进行封闭工作。其五，疏水降压。在地面或是井下进行钻探工作，提前疏放顶、底板中可疏水体，对水量、水压有效减少，从而保证开采的安全性。其六，底板注浆改造。应用地面定向钻探技术，针对可能出现透水的含水层、薄弱地带进行钻探，将水泥浆、黏土、粉煤灰等加固材料分次、分压带入，填充导水通道、含水层储水空间，从而减少含水层储水空间，对导水通道隔堵，或是对隔水层加厚、改造，从而从根本上保证含水层效果。其七，抢险救援快速钻探。如果出现矿井事故且井下有被困人员，不能进行井巷抢险，或是井巷抢险进展、效果不足，可以将定向钻探技术应用到地面上，开展相应的抢险救灾活动。

4.钻井技术应用要求

在进行钻探工作前，需要保证施工队伍配有专业的钻孔人员。在正式钻孔前，需要钻孔人员提前到位，整理相应器材，保证工作范围的安全性，并将钻孔机器迁到工作地点附近。在此基础上对周围地质环境观察，对煤岩层倾角测量，结合数据库中的资料对煤岩岩性明确。借助数据整理、分析，对钻孔位置明确，避免工作面出现积水的情况，随后进行相应的施工工作。煤矿企业需要加强对钻孔人员的培训工作，提升钻孔人员的临场反应能力。

在对钻探技术应用的过程中，需要首先对施工人员的安全性有效保证。需要保证有工作人员操作机器设备的同时，配有相应的实时记录工作。在开始钻探工作时，钻探人员需要在钻机一侧，避免站在机器转动的位置，也不能站在立轴下边。此外，对于机器转动的方向，需要保证其环境的空旷性。在具体钻探过程中，操作人员需要全神贯注，对钻机转速、钻孔深度有效控制。在延伸钻杆时，需要结合相应的规范标准开展操作工作。在机器运行过程中，如果出现突然不动或是卡钻的情况，需要及时找专业维修人员处理，避免生拉硬拽。对于实时记录的工作人员，需要结合机器深度变化、转速变化以及岩层变化做好相应记录工作。在完成一段距离钻探工作后，或是需要对器具更换，需要对钻孔深度重新测量，要对数字的严密性、准确性有效保证。如果煤岩层出现松软的情况，或是钻孔水量增加，需要停止操作工作，也不可立即拔出钻具，记录人员记下钻孔深度以及其他现象，随后向领队报告情况，等待进行后续操作。

在结束钻探工作后，需要对施工情况进行详细盘查，如果出现钻孔冒水的现象，需要及时安排工作人员观察钻孔涌水量等方面情况，并做好相应记录。如果未出现意外情况，则需要对钻孔密封，避免出现事故。

5.钻探技术在矿井水害防治工作中的应用

（1）老空积水。在下矿井过程中，如果忽视老空积水，会增加下井人员的人身风险，因此需要应用钻探技术进行相应处理工作。具体操作为，如果积水存在于区域内，明确合适的钻孔位置，随后开展积水排放工作。需要结合水泵排水力度明确阀门开放大小。如果钻孔不再蓄水，则说明水位低于孔口，说明不再存在积水。

（2）基岩厚度。含水层会覆盖在煤矿附近，且相对较厚，很容易对工作顺利开展造成影响。为了保证厚度，需要应用钻探技术开展相应检测工作，分析附近地质资料，并应用合适的技术变薄基岩厚度。该项工作耗时又耗成本，但对钻探技术应用，能够对不必要的开支有效节省，同时也能够加快进度。

（3）断层现象。断层情况会出现于矿井之中。如果存在较多的断层，且如果地质问题模糊，很容易对工作进度造成影响，该种情况解决办法能够借助钻探技术实现。在具体钻探过程中，对断层东西倾向问题明确，能够加强钻进工作，对工作效率提升。

（4）大口径煤矿水井。在钻探过程中，会遇到大口直排水井。该类水井存在较大的口径，在钻探过程中会有较高要求，应用钻探技术操作难度相对较大。经过相关部门研究，我国已经专门针对大口径水井钻探技术进行相应研究，且也有了相应的成果。

6.总结

综上所述，钻探技术应用到煤矿水害防治之中有重要的作用和意义，能够提升煤矿开采的便利性，能够检测多方面的内容。针对钻探技术应用过程中存在的不足，相关工作人员还要加强相应的研究。