云南省祥云县大箐海煤矿地处祥云煤田北部区域，煤炭资源开发历史相对悠久，但煤炭资源开发程度低，煤炭产业发展相对落后，究其原因是地质工作做的不够， 使煤矿产业开采受到限制【1】。为有效消除溶水对煤矿开采工作的威胁，需做好水文地质勘察工作，合理应用矿井下水文地质观测孔施工技术掌握煤炭开采区域内充水条件，在此基础上科学制定开采方案，提高煤炭开采质量与效率。
1矿区概况
云南省祥云县大箐海煤矿区域内出出露地层由老到新有罗家大山组、三叠系上统云南驿组、白土田组、花果组等，矿区位于南北向禾甸背斜东翼北部紧密褶断地带，总体为一不完整的背斜构造，次级构造相对复杂，局部小褶皱发育，断层较发育【2】。矿区内地下水相对丰富，整体地质条件相对复杂。
2煤矿区井下水文观测孔施工技术分析
经调查分析得知，我国多数煤矿区受下部岩溶水威胁，在煤炭开采过程中经常发生演井、突水等事故，威胁人员设备安全。究其原因，是煤矿开采单位在进行建设与开采工作时，未做足地质勘察工作，未掌握准确全面的水文地质信息，使煤炭开采作业处于危险之中。而要想探清煤矿区域内各项地质条件，水文观测孔是必不可少的研究手段。与其他探测技术相比，水文观测孔具有不易破坏、易推广、成本低、可建立矿井水位动态观测系统等优点，近年来在矿区生产中得到了将相对广泛的应用【3】。下面就这一技术的应用做具体分析。
2.1钻孔结构
井下水文观测孔设计有一定的孔深要求，一般情况下，要将孔深控制在200米左右，但在具体操作中，需根据一开、二开、三开、四开等具体的观测孔位置、观测要求合理确定孔深、孔径，并根据具体水压大小控制止水管长度，以保证观测效果。其中，在二开下入的技术套管深度应当符合煤矿防治水规定要求，不能出现违规设计、施工情况。
2.2 固井要求
在固井设计方面，要合理控制浆液水灰比，并确保所有套管都使用42.5R 普通硅酸盐水泥进行固井【4】。对于观测孔，需做好防腐处理，尤其是在孔口以上位置更要采取相应防腐措施，避免在后期使用过程中出现质量问题；此外，还需使用黄麻将观测套管的孔口处进行保护。在进行透孔处理时，要保证套管固井时间超过48小时；为保证观测孔质量，还需对透孔深度予以控制。在进行钻进施工时，首选需进行耐压试验，若试验过程中出现孔口套管松动、孔口周围漏水等情况时，不能进行钻进施工，需重新注浆固井，确保各项质量指标达到标准要求后，再进行钻进施工。
2.3设备要求
由于井下作业环境复杂，存在场地限制，因此在选择施工设备时，需根据具体的煤矿井下巷道条件选择。另外，在选择设备时，除却要考虑设备的外形尺寸，还需考虑设备的各项性能参数，包括电动机额定功率、额定扭矩、最大钻进深度等。在综合考虑上述因素的基础上选择相应设备，保证施工顺利进行。
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2.4 技术要求
在煤矿井下水文观测孔施工中，主要包括以下技术要点：首先，观测孔钻进施工中容易出现井喷、套管失效、钉钻等问题，给矿井、人员设备安全带来巨大威胁。如程度严重的井喷现象会引发淹井事故，危害巨大。为防止在施工过程中出现井喷问题，施工人员可在揭露含水层时配置以井控放喷设备，以此保障矿井与人员安全。针对钉钻问题，需选择具备反压功能的钻机，防止卡盘松动瞬间钻杆被高压水突然顶出钻孔的现象。 其次，固井施工也是一大重难点，若矿井内含水层水位标高大于巷道底板标高，则会出现钻孔涌水现象，使固井施工难度加大。同时，当前采用的爆破技术会给巷道造成一定影响，使巷道底板岩石相对破碎，因而容易出现坍塌事故，当巷道底板岩石出现破碎坍塌时，下套管难度大，成孔质量会受到影响。
3 钻孔施工工艺及技术措施
3.1 钻孔选址
为保证钻孔施工顺利进行，在选择水文观测孔位置时，必须严格遵循安全性、有效性原则，尽量不将钻孔位置选择在预采工作面或是采空区，原因是该部分区域会受地层应力变化影响，导致套管止水功能失效或是直接造成钻孔套管断裂，影响煤炭开采作业安全稳定进行。为保证钻孔选址的准确性，地质人员需在确定水文观测孔大体区域后进行井下瞬变电磁探测工作，通过探测确定井下含水层的低阻异常区域为钻孔实际位置。
3.2钻进质量控制
在钻进过程中，很可能会出现溢流井涌问题，若不及时处理，将导致地层流体沿钻柱水眼向上喷水，影响观测孔施工质量与观测效果。为避免出现这一问题，在进行钻进施工时需在钻进设备中安装防喷装置，如箭形回压阀，该装置是一种随钻入井的钻柱内防喷回压阀在，允许钻井液自上而下流动，但会控制钻井液不使其向上流动，可有效防止井喷事故发生，保障人员与设备安全【5】。
3.3测压
在完成水文观测孔施工后，需进行测验工作，测压时在孔口安装测压表，利用专业测压表对观测孔的可承受压力进行检测。现阶段，多数煤矿单位都采用电子式压力表，通过数据线连接至平地形成煤矿水文监测系统，实现对煤矿井下各项水文地质因素的有效监测。
结语
综上所述，在煤矿井下作业中，水文观测孔施工技术是一项关键技术，相关单位需重视这一技术的研究的应用，结合实际矿区环境，合理应用矿井下水文地质观测孔施工技术，掌握煤炭开采区域内充水条件有效消除溶水对煤矿开采工作的威胁，提高煤炭开采效率与质量。
参考文献
[1]崔振华.高河煤矿南翼3号奥灰水水文观测孔漏水治理技术[J].煤,2018,27(09):53+56.
[2]李勇.郑州煤矿区井下水文观测孔施工技术[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2016,43(11):48-51.
[3]王振广.水文动态监测智能预警系统在城郊煤矿水文地质观测中的综合应用[J].内蒙古煤炭经济,2015(02):112+114.
[4]林雪礼,赵兴良,徐小良.水文动态观测系统在矿井防治水中的应用[J].煤矿现代化,2009(S1):17-18.
[5]张连贵.鲍店煤矿应用GPS技术监测水文观测孔高程研究[J].矿山测量,1998(04):61-63+74.
论文作者:赵建平
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第9期
论文发表时间:2019/11/22
标签：煤矿论文; 水文论文; 井下论文; 钻孔论文; 套管论文; 煤炭论文; 水文地质论文; 《中国西部科技》2019年第9期论文;