透巷道钻孔施工技术在煤矿安全生产中的应用研究

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　　摘  要：在高危行业中，煤矿安全生产一直是安全生产监督管理部门所重点关注的。煤矿安全生产的重点还是要依靠技术。透巷道钻孔施工技术的应用能保障透巷道的使用更加安全，防止孔内事故的发生，确保安全生产。
　　关键词：透巷道;钻孔施工;钻进工艺;封闭工艺
　　中图分类号：TD263        文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2019）14-0164-02
　　Abstract： in high-risk industry， coal mine safety production has always been the focus of safety production supervision and management department. The focus of coal mine safety production still depends on technology. The application of drilling construction technology can guarantee the use of tunnel more safely， prevent the occurrence of accidents in the hole， and ensure the safety of production.
　　Keywords： penetrating roadway; drilling construction; drilling technology; sealing technology
　　透巷道钻孔技术作为煤矿安全生产中的常用技术，它在落实了国家安全生产监督管理局提出的“安全第一，预
　　防为主”方针上显得尤为重要。透巷道钻孔技术应用于煤矿生产的诸多方面，如煤层底板预注浆系统，它是利用透巷道钻孔技术，将配置好的浆液通过矿井下的管道和送料钻孔注入注浆钻孔中，以此来用于改造煤层底板突水情况;还有大口径透巷道排水钻孔的封闭技术用于解决钻孔过程中遇见的裸孔段没有进行好封闭和空区隔离部位密封出现质量问题所带来的巷道涌水现象，这对于煤矿采空区的隔离质量，各含水层（包括采空区）的封闭质量以及钻孔或煤矿采空区带来的向巷道涌水隐患的消除都有重要的意义。这项技术在使用过程中不仅是对工人技术的考验，还有对工人施工过程中灵活度及细心情况的要求。如顺煤层巷道钻孔需要操作人员根据煤层结构及煤层赋存情况和现场条件，准确把握钻孔施工隐蔽性较大所带来的钻孔施工效果降低和钻尺及材料消耗等问题。
　　1 技术要求
　　1.1 透巷道钻孔结构
　　一个完整的透巷道钻孔主要包含这几部分：止水短管、止水封闭区（止水短管和一级钻孔之间的部分）、止水器（压盘和止水材料）、一级钻孔、二级钻孔（透巷钻孔）和钻孔封闭区。
　　1.2 技术关键
　　透巷道钻孔技术在施工成功上有两个关键要点，第一点就是要保证施工过程中钻孔必须顺利打通巷道，第二个关键要点是确保在封闭过程中保证封闭的质量。在这两点考虑的基础上考虑到实际的因素，减少开拓巷道的工程量，降低人工、物力和财力方面的损耗。
　　1.3 技术要求
　　（1）钻孔最终位置控制在偏斜程度不超过1.5m。
　　（2）井下管道顺利找到最终钻孔。管道下井时要直，不能出现断开、错位或漏水的情况，尽量一次到达孔底。
　　（3）需每五十米用测斜仪进行一次钻孔偏斜测量，确保钻孔偏斜时能及时纠正，孔的偏差在所要求范围内，只有这样才能使管道在井下找到钻孔。
　　2 施工工艺
　　在施工过程中需要对以下这几个部分进行注意：
　　2.1 钻进工艺
　　钻进施工前，准备工作必不可少，包括对相关钻进设备质量进行检测，针对每一个细节，及时发现问题并上报解决，从而保证良好的施工质量。相应设备安装完成后还需再次审查，要求钻塔天轮中心、钻机立轴轴心和所标定的钻孔中心保持在同一铅垂线上这是保证开孔垂直精度和以后施工垂直精度的先决条件，满足以上条件方可施工。
　　在施工初期，钻头一开始钻孔时，刚接触到煤岩不要急功近利，需在慢速空转下，等预开孔处钻头磨圆，且钻头由原来的螺旋摆动到不再晃动，此时才可进行钻进。开孔位置才不会产生偏差。在施工过程中，本着“先探后扩”的施工原则并采用试探钻进的方式垂直慢速用小的钻头试钻，在没有出现问题时就可以进行下一级套管来扩孔，在进行变径钻孔时，要同时保证与上一级孔径和变径后的这级孔径匹配，即两级导向，确保施工精度的同时，降低孔内事故发生几率。合理钻进要依据实际情况如岩层产状等改变参数，严格控制钻头的转速，钻头压力以及冲洗液用量以保证施工的质量，例如基岩地段运用5300mm、5250mm大小的钎头钻孔，在35r/min的转速下进行。因风量和钻头冲击可导致煤矿采空区坍塌、埋钻塌陷事故发生，因此，在钻孔时要重点关注钻孔周围的变化、煤粉喷量大小及钻孔的进度等情况，且遇到采空区时要及时提钻。在煤矿采空区采用旋孔式，使用较小的钻头进行钻探。以上都是为了确保施工质量。
　　2.2 封闭工艺
　　一级钻孔施工完成后，改变孔径用下一级孔径巷道继续钻进打通巷道，止水短管要求和透巷钻孔的孔径一致，下井前其内部用粘土进行填充，短管进入预期位置。而止水器需设置在止水短管上部的一定位置，即钻孔变径位置，且该处岩石完整，由此才能起到变径位置处止水的目的。为保证止水效果，需采用下压短管的方式将止水材料压实。检测止水效果需要向孔内注水观测其消耗量的同時，钻孔内部对水量不进行消耗，合格后才能往钻孔内注入水泥浆液，对止水封闭区进行填充封闭。一定时间后，水泥凝固达到一定强度，此时冲净短管里的粘土，按照正循环方式对钻孔进行封闭。 　　在开扩巷道过程中，巷道顶板以上的岩石层由于放炮的波及产生松散破碎的地带，止水位置若选取在该地层进行封闭，填入止水封闭区的水泥浆液在此地带的裂缝空隙处流失，难以达到密封效果。巷道施工完成以后，有时产生涌水现象，对其原因进行分析主要有两点：裸孔段没有进行好封闭、空区隔离部位密封出现质量问题。针对这两种情况，进入孔内施工时，需要对巷道以上各含水层及时进行封堵，也对钻进巷道和封闭钻孔不消耗水进行了要求。
　　水泥浆液的选择也有要求，普通硅酸盐作为封孔水泥必须质量合格。复孔时间的选择可依据，提前进行的水泥凝固试验来了解封孔水泥初凝时间以及凝固强度。除此，不同地带使用的泥浆也有不同，如快速凝结的硫铝酸盐水泥常常用于采空区、孔壁断裂地带以及不稳定土层的建筑施工，这既缩短了水泥凝结的时间，也提高了施工质量和钻进效率。
　　3 打钻期间问题的处理
　　钻孔是巷道施工的關键一步，钻进过程中只有处理好事故问题，才能保证钻孔的质量。
　　3.1 偏孔
　　钻孔偏离是施工过程中常见的问题，多是由于钻杆的形变，钻杆延接不严密，钻头与杆的径差，当然还有煤岩结构的影响。施工前检查必不可少，不使用弯曲变形的钻杆，接杆时要扣牢，尽量避免失误发生。钻进过程中，钻杆应处于钻孔中间位置。偏离产生时要及时纠正，可通过抽拉排渣的方法让钻杆回到钻孔。
　　3.2 塌孔
　　塌孔多出现离开孔在8-20m地方，粉末状的煤层结构颗粒使钻孔周围在受到打钻以及巷道钻进的频繁扰动时，煤体自承失衡导致煤层巷道易发生塌孔问题。解决此问题，预防为主，在巷道内钻进时应缓慢，依靠排渣给孔壁施力，进而使孔壁围岩处于一种相对平衡的状态，避免塌孔问题的出现。塌孔问题出现后，尽量不要开启钻杆进行高速转动，换档让钻杆低速震动，直达钻孔出水或风，此时开始快速清除塌孔钻渣。利用外力设备将钻杆拔出，解决后续问题要确保钻杆是活动的。
　　3.3 掉钻杆
　　为减小打钻过程中的经济损失，要谨慎处理掉钻杆问题。问题发生后，可在钻孔0.1m处开一个新孔，为减小掉钻杆周围所带来的压力，新孔打过原孔钻头位置，并清除钻渣，接上钻杆并拉出。面对钻杆掉到较深位置，可结合塌孔的解决方案进行处理。
　　4 结束语
　　透巷道钻孔工艺一直是煤矿生产的重点技术，具有贯通巷道的特殊性，钻孔和封闭对于整个煤矿的安全生产至关重要。只有采用合理的钻进技术才能保证钻孔能够准确的命中巷道。封闭质量上出现问题会产生巷道涌水，影响钻孔正常使用。因此这两点对于煤矿生产尤为重要。当然，煤炭资源的开采要确保安全，这不仅需要工人专业知识素养还需要其临场应变突发状况，防止事故的发生。
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