[摘 要]因井下環(huán)境的特殊性，井下鉆探比地面鉆探更復雜，施工難度更大，尤其是在軟巖層鉆進時。怎樣通過改良設備， 改進施工工藝，來達到提高鉆探效率、治水提效的目的，是煤礦井下防治水鉆探的研究方向。

[關鍵詞]鉆探技術；煤礦井下；防治水

中圖分類號：TD74 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）47-0283-01

煤礦井下防水作業(yè)的開展離不開鉆探技術的應用，全方位、多角度探測工作面的富水區(qū)域，有利于保障探查人員的生命安全，提高工作效率。在遵循客觀規(guī)律的基礎上提高技術，減小操作上的失誤，能夠有效地解決根本問題，繼而防止意外事故的發(fā)生。積累經(jīng)驗，認真的總結(jié)工作中的失誤，根據(jù)地形地貌、水文特征進行勘察，有利于實際工作的順利開展。

1 防水鉆探設備的特點

鉆探設備是為生產(chǎn)一線服務的，快速、靈活、有效是對鉆機的基本要求，且應具備以下幾個優(yōu)勢，即機身輕便，可拆卸，方便運輸；占用的空間范圍小，且寬度控制在2米以內(nèi)，高度在3.5以內(nèi)；鉆機可完成任意角度的鉆孔工作；鉆機結(jié)構簡單，便有維修和操作。此外，應有較高的安全性，減少自身所引發(fā)的安全問題。與此同時，煤礦井下鉆探技術需要根據(jù)水文條件和地質(zhì)條件進行判斷，具有較強的實踐性。

2 防治水主要鉆探工藝

在井下探放水時，必須封注孔口管、承壓套管。如何高效快速的注好套管，既關系到施工的效率，更關系到防治水工程的安全性。而在松軟層封注套管或鉆孔，一直是井下鉆孔施工的難題。

2.1 孔口承壓止水套管封注

探放高壓水時必須封注承壓套管，一般采用雙層套管封注法：先用Φ108開孔短開孔，注Φ108孔口管兩米；等干24小時后戴好Φ108護口，改用Φ89巖芯管鉆進至要求深度，然后下Φ89套管。

技術關鍵：①Φ108護口必須留排氣孔，用于在封注Φ89套管時排氣，保證Φ89套管外壁與孔壁間完全被封死并上壓。②Φ108孔口管人工封注方法：下入孔底一端必須用矸石塊堵嚴，下管前先拌水泥成面團狀（注2米孔口管需用1袋半水泥），然后往孔內(nèi)投漿（俗稱拽灰），管壁抹上水泥，開始下管。下管時需手扶套管，旋轉(zhuǎn)著慢慢往孔底送，保證管壁水泥均勻分布，必要時用鉆機壓入孔底?？卓诠芟氯肟椎讜r由于孔內(nèi)空氣被壓縮后從管內(nèi)沖出，往往都能聽“噗”的一聲響，證明管壁與孔壁間已完全被封死，管已下好。③下、斜孔Φ89套管封注方法：必須先用Φ89鉆頭鉆至設計套管長度以下2米深度，保證沖盡孔內(nèi)巖粉。下管前需準備好平輪、麻繩、卡纜、提引器、簡易螺絲頭。下管時先在孔口上方固定好平輪，下入第一根套管，用卡纜將套管末端固定住后卡在孔口，連接第二桿套管，在第二根套管末端上簡易螺絲頭，用準備好的麻繩穿過提引器和平輪，提引器和簡易螺絲頭連好，松卡纜，松麻繩將第二根套管下入孔內(nèi)，如此循環(huán)往復直到將套管下到孔底。下好后戴上Φ89護口，上好注漿盤開始注漿。注漿開始前必須將Φ108護口上的排氣孔瓦路打開，當注漿至排氣孔往外返漿時，關閉排氣孔瓦路，繼續(xù)注漿至設計壓力，承壓套管封注結(jié)束。

2.2 全煤層孔螺旋鉆桿鉆進

當需要全孔在煤層內(nèi)鉆進時，如使用光鉆桿水循環(huán)鉆進，由于煤層松軟，容易塌孔而無法成孔。經(jīng)過實踐，螺旋鉆桿在煤層內(nèi)鉆進成孔率較高。在煤層中利用螺旋鉆桿不用循環(huán)水的特點，避免了循環(huán)水沖刷孔壁、泡軟煤層后塌孔；因螺旋鉆桿自動排粉，排粉干凈，孔壁完整，放水效果也較好。

2.3 松軟層跟管鉆進

松軟層指破碎的巖石、軟煤、軟巖（如鋁釩土巖）等等。鉆進時分兩種情況：一是開孔即遇松軟層；二是鉆進到一定深度后遇松軟層。

①開孔即遇松軟層

由于探放水孔必須封注孔口承壓止水套管，開孔時鉆頭直徑必須在Φ89mm以上，大大增加了松軟層開孔的難度。常規(guī)鉆進先用開孔短或巖芯管將孔鉆出，再下套管，但松軟層鉆好后一拉鉆具，孔內(nèi)馬上又塌嚴，無法下管。

②鉆進到一定深度后遇松軟層

此類情況主要是穿層鉆孔，如鉆孔先在12煤底板開孔，探9煤，就必須穿11煤及11煤底呂礬土巖（白砂矸）。當鉆頭穿過松軟層后，在循環(huán)水及鉆具的擾動下，松軟層開始塌落，俗稱“抄后路”，形成堵孔、卡鉆等事故，導致無法鉆進。根據(jù)以上兩種情況，我們采用了跟管鉆進技術，并取得了一定的成效。即：當開孔即遇松軟層時，止水套管前端戴相應口徑的特制筒狀合金鉆頭，后端上螺絲頭，當?shù)谝桓坠茔@進到孔內(nèi)后，解下螺絲頭，上第二根套管，再鉆進，直到鉆進至設計深度，然后用光鉆桿小鉆頭清理出套管內(nèi)的煤巖粉，直接上注漿盤封注承壓套管。當鉆進到一定深度遇松軟層時，先下好大一徑孔口管，然后用比鉆頭大一徑的巖芯管鉆進，鉆進到松軟層時拉鉆，再采用跟管鉆進技術鉆過松軟層并甩入孔內(nèi)，起到保護松軟層孔壁的作用。

2.4 斜下孔鉆進

斜下孔鉆進時，由于鉆孔往往順層鉆進，再加上巖層自重的作用，很容易塌孔，破碎巖層鉆進則難度成倍增大。

我們采用以下措施，取得了較好效果：①班前下鉆桿，鉆頭距孔底15米時必須給水下鉆桿，同時掌握好泵壓，有憋泵現(xiàn)象立即提鉆。②鉆頭下到孔底，轉(zhuǎn)動鉆機沖水10分鐘后方可鉆進。③安排專人看管水泵吸水管，水龍頭不準有堵塞，不準吸空。④鉆孔不取芯時，班末必須沖孔20分鐘后再提鉆，至少提出10根鉆桿（15米）。⑤鉆進時遇軟或破碎巖層，不準追尺，正常鉆進，并準確記錄位置。⑥鉆進中如果停電，必須立刻接通高壓風吹孔底巖粉，直到來電，期間人員不準離開。⑦鉆進中如果水泵損壞，必須立刻接通高壓風吹孔底巖粉，拔出鉆桿。

2.5 高角度上仰孔鉆進

當目標與施工位置成垂直上下關系時，需要施工高角度上仰孔來達到工程目的。高角度上仰孔鉆進時必須選在頂板條件較好處，或做好頂板支護，防止掉落矸石塊傷人，鉆進過程中嚴禁張望孔內(nèi)，操作人員加完桿后必須及時離開孔口下方。為保證施工安全，可采取以下措施：①下好孔口管后再從孔口加接一根套管，降低孔口高度，以方便上護口及瓦路，原則上孔口距地表不宜超過2米。②為保證開孔時難度及準確度，可在鉆機導正器前加接加長導正器，縮短擊發(fā)距離。③根據(jù)工程需要提前搭好牢固的腳手架。

3 結(jié)合物探技術，采取“物探先行，鉆探驗證”的模式

瞬變電磁探測技術是頻率域探測的一種形式，即借助探測物的頻率范圍確定是否有物質(zhì)的存在，該技術在我國起步較晚，在探測精度上仍有待提高。而礦井具有半空間的特點和全空間的環(huán)境，因此可以應用瞬變電磁探測技術，在水防止的過程中具有較好的效果。其探測原理主要是利用接地線源或者不接地回線發(fā)送一次脈沖磁場向地下，并借助物理場值空間分布的特征和規(guī)律進行系統(tǒng)分析，從而探測一定范圍的水分分布情況，通過線圈對二次渦流場加以觀測。但是該技術的探測準確度也會受到下述因素的影響，包括：地板積水、頂板淋雨等，將減弱信號的強度，信噪比下降；此外，復雜的地質(zhì)條件會影響到該技術對真實情況的反映。故而，該技術的使用仍需理論與實踐相結(jié)合，從而對巷道內(nèi)不同位置的異物進行探測，更好地服務于煤礦井下防止工作。

4 結(jié)語

近年來，礦井下防水工程突發(fā)的水淹事故受到了社會的高度關注，且呈現(xiàn)出多發(fā)的事態(tài)，防治水工作存在技術上的缺陷，亟待解決。煤礦井下防治水所應用的鉆探技術不僅要高質(zhì)量的完成勘測需求，同時要保障工作人員生命安全，避免由于操作失誤、判斷失誤引發(fā)的事故。根據(jù)不同的礦井條件，做好排查、準備工作，選擇適應于本礦井的鉆探技術，有利于工程的順利進行。

作者簡介

姜濤（1986.03-），2007年7月畢業(yè)于淮南職業(yè)技術學院地質(zhì)測量專業(yè)，研究方向主要為井下鉆探方面。