王双哲 刘鑫
河南能源焦煤集团防治水工程技术中心 河南省焦作市 454000
摘要：随着社会形势的发展，人们对煤矿资源的需求量不断增大，但随之而来的是煤矿资源的紧缺问题，并成为世界性问题。为争夺有限的煤矿资源，人们更加注重煤矿的开采工作。但随着煤矿井下开采的不断深入，周围的环境越加复杂，水文地质情况也更为特殊，出现透水的几率越来越大。煤矿井下透水严重威胁井下人员的生命安全，而且救援难度很大。因此，有必要研究和了解煤矿井下防治水技术。因此，本文对钻探技术在煤矿水害防治工作中的应用进行分析。
关键词：钻探技术；煤矿水害；防治工作；应用
在煤矿突发事故(除顶底板事故)造成的人员财产损失中，水害事故仅次于瓦斯事故，水害威胁已经成为制约我国煤矿安全生产的重大隐患。钻探技术作为注浆填充加固改造、注浆堵水、疏水降压、大排量直接排水、快速救援、水文地质异常体探查等煤矿水害防治技术实施的重要途径和手段，已成为煤矿水害防治工作的重要支撑。
1煤矿水害的主要特点
1.1煤矿水害类型较多
由于现代经济活动的不断增多，使得自然条件越来越恶劣，因此水害灾害发生的类型更加多样，主要有地表水害、第四系松散层水害、侏罗系及古近系水害、奥灰承压水害、老空水害等几种常见的煤矿水害类型。
1.2煤矿水害波及的范围广
煤矿水害的危害是连续的，可能会对周围的所有煤矿区造成一定的波及效果，使得煤矿的生产会同时遭受到一种或几种不等水害的影响，给整个的煤矿区的正常运行带来严重的困扰。
1.3煤矿水害类型相对集中
经过对这几年发生的煤矿水害的事故调查结果显示，在所有的煤矿水害事故当中以老空突水和底板奥灰突水所带来的破坏力最大，成为了今后煤矿水害防治的重点对象。在很多的老煤矿区，大部分矿井已经进入下组煤开采，底板承压含水层水头压力大，因此对于下组煤开采来说威胁巨大。而部分的矿井开采距离奥灰100余米的n层煤即便在没有明显构造的情况下仍发生底板突水的状况，说明底板承压水的威胁比一般水害要大。另外，由于很多的煤矿开采历史悠久，因此会存在一部分的废弃老窑，矿井范围内也分布有废弃的老空区。这些老空、老窑在形成大量的积水以后会形成我们所讲的老空、老窑水置于生产矿井的上方，这无疑会给煤矿的安全生产作业带来极大的威胁。
1.4煤矿水害分布与开采煤层、地质条件及地形、地貌有着密切的联系
由于上下组煤的开采有所区别，因此在具体的水害灾害发生情况也大有区别。在上组煤的开采时，顶底板砂岩水害是对矿井开采具有重要影响的，而下组煤开采时，徐、奥灰水害是主要的煤矿水害。同时，地质构造条件对于其影响也较大，例如在山区、丘陵地带，由于煤层露头出露大，同时丰富的地下水资源供给，使得遭受地表水和奥灰承压水威胁相对严重。
2钻探技术在煤矿水害防治工作中的应用
2.1全煤层孔螺旋钻杆钻进工艺
该工艺一般适用于需要全孔在煤层内钻进的情况。由于煤层较为松软，若采用光钻杆水循环钻进等方法成孔难度大，孔易塌陷，而若使用螺旋钻杆钻进，则能大大提高钻进的成孔率。螺旋钻进是一种干式钻进技术，主要利用了钻机齿筒所产生的动力，并将其传递到钻头，而螺旋钻杆将所产生的钻屑排出孔外，这就形成了类似“螺旋运输机”的运行模式。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆总结全煤层孔螺旋钻杆钻进工艺的优点，主要有以下几点：其一，提高软媒钻进的效率。螺旋钻杆能及时排出钻出的煤粉，且排粉干净，不会出现重复破碎情况，也不会影响孔底煤的破碎，防水效果也好。这在很大程度上提高了钻进的效率。此外，所需的钻井辅助设备少，也是提升钻进效率的原因之一。其二，对孔壁的影响小。在钻进的过程中由于噪音少、振动小，因而也减少了由于振动对孔壁的影响作用。其三，避免了循环水泡软煤层后造成塌孔的现象，成孔率高。螺旋钻进不用冲洗介质，在水供应不足或无水的情况下也能进行钻探，同时，也降低了对孔壁的损害，提高了成孔率。
2.2高角度上仰孔钻进工艺
该工艺适用于目标与施工位置处于垂直上下关系时的钻进。但在应用高角度上仰孔钻进工艺时，应注意选择在顶板条件较好的地方，同时做好各项顶板支护工作，并牢固脚手架，避免发生石块坠落伤人的现象。操作人员在钻进过程中应注意力集中，禁止张望孔内，完成加杆后立即远离孔口下方。为保证开孔的准确度，应缩短击发的距离，为此可在钻机导正器前接入一个较长的导正器可达到效果。另外，上孔口与地表不宜大于2m（以方便上护口及瓦路），可在孔口管下好后加接一根套管，能达到降低孔口高度的效果。
2.3定向斜下孔钻进技术的具体应用和说明
所谓定向斜下孔钻进技术就是需要在预定的方位上设置斜向机器的位置，这样方便提前预知作业的具体方位，然后再根据实际方位测试出斜向机器的孔底位置，两种数据进行比较就可以知道两者误差，然后再对其进行更正。通过对定向斜下孔钻进技术的概念认知我们应该清楚了，当钻机到达相应位置后，需要有线随钻斜测仪才能探测出真实数据，直到两者的坐标合二为一，也就是完全符合以后就可以开始真正的钻孔工作，螺旋钻到达不定向接头的位置之后进行有线斜测仪的定位，在监控这边就会显示出钻孔的工具和三维坐标方位角。这里需要说明的，即便是钻孔设备和技术做到最好还是会有误差的存在，为什么，因为地质环境的复杂导致的，特别的还有地下的水文环境，地下暗河、水道、水源等等情况，就算是提前做过相应的地质情况调查，但实际操作中还是有可能出现这些情况。斜下钻孔钻进时由于是通过顺层的方式钻进加上地质层中的岩层自重作用，很有可能大幅度降低成孔率，而且更大的危险是，还有可能引发水透，对设备和探查人员造成安全威胁。为了防止这种情况的发生，我们可以采取以下措施来防止：首先，万一由于机器本身故障发生意外问题，这样我们就必须马上接通高压电来启动强风吹散孔底的残渣粉末，等到设备恢复工作，就可以将钻杆拔出，解除危机。
2.4松软层跟管钻进
松软层指的是软岩、软媒、破碎的岩石等。在钻进时，两种情况会碰到松软层：第一，当钻进到一定深度后，遇到松层；第二，在开孔时碰到松软层。第一种情况易发生卡钻和堵孔等事故，可以采用以下措施解决：先下大一径孔口管，接着采用比钻头大一径的岩芯管进行钻进，钻进到松软土层后拉钻，然后采用跟管钻进技术钻过松软层，此法可以很好地发挥保护松软层孔壁的作用。第二种情况会大大增加开孔难度，因为探放水孔时，必须封注孔口承压止水套管，在常规钻进中，一般先开孔短或通过岩芯管，将孔钻出后再下套管。在松软层钻好后，拉钻具就会孔内塌陷，不能下管。可以在止水套管前端，用特制的相应口径筒状合金钻头，并在后端上螺丝头，在第一根套管钻进孔内后，解下螺丝头，上第二根套管继续，一直到钻进设计深度。
结束语：
综上所述，所有的煤矿井下防治水所应用的钻探技术都是探查人员安全的生命保障，无论如何，都应该加大研究这方面的专业技术，只有技术上不断跟进，操作上不断缩小误差，遵循客观规律才能从根本上保障勘探人员生命安全，钻探企业的财产安全，以及钻孔技术的圆满完成。最后做到最大程度的防止煤矿井下的水害现象。
参考文献：
[1]任继宁.煤矿水害防治技术的现状及发展趋势[J].黑龙江科技信息.2016(36)
[2]杨红明.钻探技术在煤矿井下防治水中的应用[J].环球人文地理，2014（16）
[3]白鑫.钻探技术在煤矿井下防治水中的应用研究[J].中国机械，2014（23）
论文作者:王双哲,刘鑫
论文发表刊物:《防护工程》2018年第21期
论文发表时间:2018/12/11
标签：水害论文; 煤矿论文; 技术论文; 钻杆论文; 松软论文; 井下论文; 煤层论文; 《防护工程》2018年第21期论文;