鉆探技術在煤礦井下防治水的應用探討

＊趙 健

（山西煤炭運銷集團張家灣煤業有限公司 山西 037007）

煤礦資源的開采中，加強對生產安全生產效益的保障，有必要引進先進的技術手段，加強對水害問題的防范與治理。結合煤礦損害的類型，在鉆探技術應用過程中，技術人員要明確技術關鍵點，改進技術應用中存在的不足問題，加強對水害問題的防治。確保煤炭開采活動的高效率、穩定運轉，為煤礦開采活動創造更高的經濟收益，推動煤礦行業長遠發展。

1.煤礦水害的類型

（1）頂板水害。采礦活動的范圍廣泛，水害問題的類型也各有不同，在煤礦生產活動中，頂板水害問題是由于采礦活動中人員操作、機械設備操作觸碰到了巖層導致的，將會引起嚴重的水災害問題。礦體和巖層之間的關系不同，可以將水害劃分為兩種情況，一種是頂板充水型水害，另一種是頂板間接充水性水害，例如在煤礦開采活動中，人員操作不當和沖水層之間相互碰觸，將會導致井下水害風險問題加劇。為了確保礦產資源開采活動的有序性、安全性和穩定性，工作人員首先需要對含水層中的連通性情況和富水性情況加強掌握、分析，才能夠保證此類頂板水害問題得到有效的防范。

（2）老空積水害。按照傳統的煤礦資源開采生產模式，使用到的技術手段已經逐漸落后，被時代所淘汰，因為按照落后的技術手段進行礦山開采活動，會產生大范圍采空區積水沉積，增加了老空積水害問題的發生風險。在礦產資源的開采過程中稍有不慎，就會導致采空區滲出大量地下水，對煤礦生產安全造成嚴重威脅，破壞了生產環境的穩定性，影響工作人員的生命安全。開采煤礦資源的過程中，容易頻頻發生采空區積水水害問題，帶來的災害破壞程度是不可小覷的，對社會穩定運轉和人們的幸福生活造成了巨大影響。

（3）煤炭斷層及陷落柱水害。在煤層施工中，如果出現了頂封板破裂的情況，應及時進行整改修補，采取有效的補救措施，避免發生頂風板破裂程度加劇的問題。如果冒落高度、導水裂縫以及含水層之間形成了相連通的關系，將會造成水害滲漏事故，破壞石灰巖溶洞的內部結構，支撐巖石受到損害，在內部形成了垂直通道，此時煤礦開采活動面臨著一定的安全威脅。工作人員要加強警惕，制定防護措施、防護方案，防止出現礦井生產活動中地下水灌入的問題，預防此類災害事故，利用鉆探技術加強對水害問題的有效防治。

2.鉆探技術應用的重要性

在煤礦井下防治水工作的實踐中，要結合常見的水害類型，加強對井下災害問題的防治，利用鉆探技術，提高生產安全性，加快生產效率，鉆探技術在煤礦井下防治水中的應用具有諸多的優勢。首先利用鉆探技術時，展開鉆探作業所需要的空間較小，不需要占據過多的空間資源，就可以進行鉆探作業和鉆探生產，鉆探的高度低于5m，寬度不超過2m，體現出了較強的技術優勢，松散層下留設防水煤巖柱示意圖見圖1。

圖1 松散層下留設防水煤巖柱示意圖

利用鉆探技術對煤礦井下水害問題進行防治時，使用到的鉆探設備通常都較為輕便，即使是體型較大的設備，也可以經過拆卸處理之后，拆分成多個零件，再進行后續運輸。鉆探設備結構相對較為簡單，和其他復雜的設備設施相比，操作過程更加的簡易、安全，有著較高的安全系數水平，管理難度較小，用于煤礦井下防治水工作，鉆探技術的應用優勢是其他的技術手段無法取代的。目前在保障煤礦井下防治水工作順利實施的過程中，鉆探技術已經成為了一種關鍵的技術方法，有利于提高煤礦井下防治水工作的質量和效率[1]。

3.鉆探技術在煤礦井下防治水的應用現狀

在我國，煤礦鉆探技術起步時間較晚，技術人員在思想觀念和技術應用方法方面存在著一定的落后之處，使得目前我國應用于煤田生產的鉆探技術水平和先進的國際技術水平相比，雖然表現出了明顯的不足之處，但是仍舊還有進步的空間。在鉆探技術應用中，我國使用的是傳統的鉆機設備展開常規的操作，在自主研發相關設備和鉆探技術的升級創新，力量薄弱，自動化水平不足。

在微機控制和機電液一體化的操作實踐中，缺少創新觀念，自主創新的能力有限，尤其是在我國的煤礦資源開采活動中，中小礦區使用的開采技術甚至還停留在20世紀80年代的水平，用落后的方式進行煤炭開采活動，雖然生產成本較低，但是難以起到理想的生產效果，生產安全得不到保障，鉆探技術水平難以發揮出有效的效能。

在使用鉆探技術的過程中，缺少對先進手段的有效運用，鉆探技術應用的過程得不到有效的控制，本應使用不同的工藝，在不同底層的巖石軟硬度環境中展開鉆探作業。然而由于技術的研發能力不足，缺少對先進技術手段的運用，導致了鉆探技術和工藝方法在具體的實踐中，存在一定的技術短缺問題，不可避免的浪費了人力、財力、物力資源。在煤礦狀態生產中，操作有關設備，使用鉆探技術，是一個復雜的過程，操作人員要按照規定的要求規范自身的行為，在每一道工序中提高操作規程的規范性，鉆探技術人員要了解各細節，順利推進鉆探任務活動的順利實施。技術型人才的缺失，參與礦井施工中的人員綜合素質水平不達標，技術人員技術能力專業、知識水平參差不齊，是目前煤礦鉆探技術應用中亟待改進的問題[2]。

4.鉆探技術在煤礦井下防治水的應用要點

在煤礦井下鉆探技術的應用過程中，主要使用的工具包括下述幾種，全煤層孔螺旋鉆桿鉆進工藝、高角度上仰鉆孔鉆進工藝、松軟層根管鉆進工藝、斜下孔鉆井工藝。和傳統常規的鉆孔工藝方法相比，上述技術的應用可以準確地采集異常區域的位置參數，計算異常區域所在的具體位置，從而達到規避盲區的問題，提高防水水平，解決井下老空積水的安全隱患風險，具備超前防治的技術性能，可以在礦井采煤活動中發揮出一定的技術優勢。

鉆探工作人員按照傳統工藝進行生產和施工活動時，施工周期較長，工作量較大，而利用此類新型的工藝技術和方法，大大地提高了人員的工作效率，降低了勞動強度。在鉆探技術應用過程中，要確保防治水的效果達標，有必要明確技術要素，從不同類型的技術、工藝著手，加強對技能要點的嚴格把關，某煤礦注漿堵水工程平面布置圖見圖2。

圖2 某煤礦注漿堵水工程平面布置圖

（1）全煤層孔螺旋鉆桿鉆進工藝。在煤層中需要全孔鉆進的作業情境中，使用全煤層孔螺旋鉆桿鉆進工藝方法的適用性較強，因為采取螺旋式的鉆進方式時，可以在逐漸鉆進煤層的形式下，提高煤層成孔率，發揮出該工藝技術的應用優勢，降低煤孔坍塌風險。和光鉆桿水循環的鉆孔方式相比，該方法的安全性增強，利用螺旋工藝時，使用到了有關的動力工具。例如鉆機齒銅產生的動力，會向鉆頭方向傳遞，排出鉆屑，向孔外位置清除孔內垃圾，形成旋孔，在該工藝模式下，常規的鉆孔工藝應用中存在的問題得到了改進。

（2）高角度上仰孔鉆進工藝。施工位置和被打孔鉆進位置之間呈現出相互垂直的狀態時，此時要選擇高角度上揚孔鉆進工藝的方法進行施工，利用該工藝，要選擇有良好條件的頂板位置，加強頂板支護管理，使用腳手架對石塊掉落的現象進行防范和治理。井下工作人員要注意在操作過程中應保持高度的精神集中，要以安全生產安全施工為目標，完成加桿之后立即離開孔口下方的位置。為了確保開孔作業的精準程度，需要對擊發距離進行調整，縮短距離值。將一個有一定長度的導正器接入鉆機導正器前，對上孔口和地表距離進行控制應低于2m。從而為上護口和瓦路施工作業創建便捷條件，使用一根套管在孔口管下位置進行加接處理，對空口高度進行調整，降低高度值，優化鉆孔效果[3]。

（3）松軟層跟管鉆進工藝。在煤礦生產中，松軟層指的是一種煤炭形式，在松軟層中進行鉆探作業，要使用與該煤炭形式相匹配的工藝方法，松軟層跟管鉆進工藝的應用具有明顯的技術應用優勢。因為在具體的松軟層鉆進作業環節，會遇到兩種情況，第一種是鉆進到一定深度時遇到松軟層，另一種是一進入到開孔階段就發現了松軟層，無論是哪種形態，井下的打孔作業難度均顯著增加。井下打孔作業的施工環節無法使用普通的打孔方式，利用普通的打孔工藝方法，遇到松軟層會出現煤孔塌陷的問題，管道無法正常放入松軟層當中。在鉆進作業環節，第一根套管鉆進孔內之后，可以將螺絲頭松解，再鉆進第二根套管，直到鉆進深度達到要求，值得一提的是，在關鍵環節，需要將套管內的煤粉等物質清理干凈，再進行注漿封管作業。

（4）定向斜下孔鉆進工藝。在使用定向斜下孔鉆進工藝進行鉆進施工的環節，要使用斜向器，在預定方位上設置合適的位置，進行鉆進作業之前，要展開前期的測定工作，對斜向器的實際方位進行確認，對斜向器在孔底的實際方位參數和預定方位參數要進行相互比較，按照偏差值進行調整和校正處理。定向斜下孔鉆進工藝的應用過程中，要求技術人員要把握工藝的關鍵點，在完成了測斜儀底部引流鞋缺口的定位之后，確保定位準確性，在監視屏信息的顯示當中，采集有關的方位角信息，包括鉆孔的工具面向角和頂角方位角等。

按照設計的工具，面向角標準值進行對比和分析，明確其中的誤差，對誤差進行調整后，再進行后續的鉆進作業。在斜下孔鉆進環節，考慮到鉆孔的鉆進過程是按照順層鉆進的形式，巖層具有一定的自重作用，因此成孔率受到了影響，增加了透水風險。在該工藝方法的應用過程中，技術人員需要以保證成孔率為目標，加強對巖層自重作用的分析，防范透水事故問題，制定應急方案。

（5）井下探放水鉆探技術。該技術應用是以定向鉆進技術為依據發展而來的，因為施工技術、施工環境具有一定的差異性，因此在使用定向鉆井技術的過程中，需要從精確性、標準性等層面上加強把握。在井下鉆探環節，精準地控制鉆井靶點，確保鉆進生產的精準程度，達到一定的理想標準。使用井下探放水鉆探技術時，要從雙面角度辯證的看待該技術的應用優勢和應用弊端，因為該技術的應用過程中，把握精準度的難度較高。在具體的技術應用過程中，需要明確井下探放水鉆探技術的關鍵點，合理地分析現場生產環境，提高勘探精準程度。

（6）迅速鉆進救援技術。發生水害安全事故問題時，煤礦工程的技術人員需要立即抓住救援的黃金時間，展開救援工作，為后續的風險問題蔓延、擴散、防治爭取時間。要利用迅速鉆進救援技術開展搜救工作，保證被困人員的心態穩定和聯絡暢通，在救援時利用空氣潛孔錘鉆進工藝，輸送空氣，為被困人員提供充足的氧氣支持。利用鉆進技術，在救援活動中應考慮積水范圍和深度，逐一排查安全隱患因素，展開快速救援。

5.結論

綜上所述，隨著我國市場經濟的快速發展，煤炭行業作為重要的國民支柱型產業，要迎接新時代的趨勢和挑戰，加大資源的開發和利用效率，利用鉆探技術防治煤炭水態害問題的發生。加強對損害問題的防范與治理，對不同的施工技術環節進行細化，加強制度建設，優化鉆探方案，保障人員的生命安全，對施工鉆探工程的穩定運轉加強保障，防范技術損失，實現技術升級，推動煤礦行業安全穩定向好的方向發展。