关键词： 采煤工作面 地质水文钻孔 钻探 切割
9121工作面位于铁新矿9#煤一采区，该工作面走向长640m，倾向长160m，煤层倾角4°，采用综采一次采全高走向长壁采煤法回采，工作面顶板为K2灰岩，工作面底板为砂质泥岩，顶板直接充水水源为K2灰岩水，工作面底板充水水源为奥灰水，根据地质资料，该工作面即将通过TX1水文钻孔,该钻孔地面标高934.251m，见9#煤标高450.2m，距离孔口3.4m，钻孔Φ219mm，底部以上地层均采用套管、水泥进行永久性封闭止水，封孔止水效果良好。但是由于未能实际验证封孔效果，考虑到如果封孔效果不好，一旦揭露钻孔，易发生突水事故。为确保工作面安全、快速的通过钻孔，该矿进行了认真的分析研究。
1过钻孔方案
提前编制专项安全技术措施，通过钻探，探测钻孔位置及封孔情况，若封孔效果较差，重新布置切眼进行跳采，根据《煤矿防治水规定》钻孔（通水）防隔水煤（岩）柱的留设计算公式：
L=0.5KM√3P/kp ≥20m
式中L——煤柱留设的宽度，m
K——安全系数，一般取2-5，取最大值5
M——巷道的跨度（宽或高，取其大者），m，采高最高取2m
P——水头压力，MPa，TX1钻孔见9煤标高+451m，奥灰水标高为+528m，计算水头压力为1.04MPa
Kp——煤的抗拉强度，MPa，取0.2MPa
L=0.5KM√3P/kp =0.5×5×2.0×√3×1.04÷0.2≈19.8
设计保护煤柱留设20m，新掘切眼规格：长160m×宽5.8m×高1.8m，呈矩形断面；顶板采用螺纹钢锚杆支护，间排距1.8m×3m。
若探测到封孔效果良好，则从工作面掘小型探巷到达钻孔区域，人员进入该区域进行切割钻孔套管，并采取水泥砂浆浇筑封堵，最后直接通过钻孔区域。
2具体施工方法
1、当工作面推采至TX1水文钻孔10m时，此范围内作为警戒区，工作面停止推采，在工作面采用打探眼的方法探该钻孔：以钻孔为中心，在其两侧每间隔200mm进行打探眼，每个探眼的深度不低于10m；在打钻探测基础上先采用风镐破煤，深度不小于0.6m，确认揭露钻孔后再进行采煤机正常割煤。
2、警戒区两侧15m内采煤机割煤时，派专人观察，揭露钻孔或出现异常时，停止割煤，进一步确认。
3、当探到TX1水文钻孔具体位置后，以钻孔为中心，两侧各1.5m，在工作面采用小断面（宽3m×高1.5m×深5m）放震动炮的方法掘出该钻孔。
4、掘出TX1水文钻孔后，钻孔确认周边及孔内无渗水、出水等异常情况，执行对套管的切割，首先用钢锯在该钻孔套管中下部轻微锯出裂缝，然后观察裂缝是否有水流出：当无水流出时，继续使用钢锯截断套管的上下部，其中上部紧贴工作面顶板进行截断，下部切割位置低于正常推进工作面底板200mm，采用焊接等措施对套管封闭。当有水流出时，立即停止作业，汇报值班室和矿调度室，并发出警报；如发现水量变大，立即撤人。
6、设备及物资准备：钻机、注浆材料及注浆设备、斧头、大锤、木楔2个（长0.5m、两端头直径分别为Φ200mm、Φ220mm）、水泥、沙子、石子、风筒布等。
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7、工作面需电焊气割时，提前制定相应安全技术措施。
3 安全措施
3.1探水前准备工作
3.1.1探水前区队负责清理水沟保证水流畅通，确保施工现场水流能够顺利进入临时排水点。钻孔施工前，区队应检查临时排水点排水设备，保证其能够正常运转。
3.1.2开工前由班长向施工人员传达本设计方案，使全体人员都了解钻探目的、施工地点、技术要求和安全规定并在学习记录上签字，不学习签字者不准参加施工。
3.1.3加强钻孔施工地点附近的巷道支护管理，施工人员应严格执行“敲帮问顶”制度，发现危岩、活石等不安全因素排除后才可继续施工。
3.1.4由机电、通风部门在打钻地点10m范围内安装通信电话和甲烷传感器各一部，并保持监测可靠、通讯畅通。
3.1.5打钻前生产区队要将压风管、防尘水管路接至打钻地点附近，确保正常投入使用。
3.2钻孔施工安全技术措施
3.2.1钻孔开口定位时，必须严格按照工程技术人员标定的孔位及角度进行施工，严禁擅自改动。孔位允许误差≤50mm，角度允许误差≤1 °。
3.2.2钻探司机每次开机时都要仔细观察四周，只有确保钻杆及卡瓦头上没有任何工具，其他人员都避开时，才能开动钻机。
3.2.3钻机要由专职钻探人员进行操作。钻进时操作人员不准离开钻机，并做到“三看”、“两听”、“一及时”。每班钻探工不得少于3人，钻探司机要求衣着整齐、利索，袖口、衣襟要扎紧，防止缠到钻杆上伤人。
3.2.4钻孔施工时，需撤出工作地点所有无关人员，钻探工要密切注意孔内变化情况，发现异常要立即采取措施，防止突水事故发生。
3.2.5施工现场必须有一名瓦斯员跟班，随时检查并掌握瓦斯及其他有毒有害气体的变化情况，如果瓦斯或者其他有害气体超出《规程》规定，必须停止打钻，切断电源，撤出人员，并立即上报矿调度室，采取措施进行处理。
3.2.6钻进过程中，若发现围岩煤体松动、片帮、来压、或钻孔内水压、水量突然增大和顶钻等突（透水）征兆时，必须立即停止钻进，但不得拔出钻杆，现场负责人应立即向调度室汇报，撤出所有受水害威胁区域人员，采取安全措施，派专业技术人员监视水情并进行分析，妥善处理。
3.2.7施工人员要搞好自保和互保工作，每班必须指定专人负责清理施工现场卫生，要求施工现场物料排放整齐有序，安全出口畅通无阻。
4 效果分析
通过钻探验证，准确探测出钻孔区域，在回采过程中，观测两巷及工作面无出水征兆，距离钻孔10m，从工作面开掘一条小型探巷准确的定位了钻孔位置， 最后进行切割钻孔、水泥封堵，安全高效的通过钻孔，并多采出原煤（保护煤柱20m）7350.8t，减少了搬家倒面的复杂环节，创造直接经济效益500万元。
5 结语
该采煤工作面过钻孔效果良好，实现了安全、快速、连续开采，提高了单产及回收率，降低了成本，本次过钻孔方案及现场施工措施为其他采煤工作面通过类似钻孔提供了经验与借鉴。
参考文献：
[1]吕国权 采煤工作面过地质水文观测孔技术探讨 [J].中州煤炭 2009年
[2]许先怀，尤亚，刘胜 柳新煤矿732工作面过钻孔的实践 [J].煤炭科技 2008年
[3]刘华明，邹海泉 浅谈建新煤矿1022工作面过GFC-018煤层气钻孔 [J].江西煤炭科技 2015年
论文作者:李海彬
论文发表刊物:《科技新时代》2018年3期
论文发表时间:2018/6/6
标签：钻孔论文; 工作面论文; 水文论文; 套管论文; 顶板论文; 人员论文; 钻机论文; 《科技新时代》2018年3期论文;