关于煤矿井下探放水现场施工及质量控制

2020-02-18张义忠

机械管理开发 2020年7期

张义忠

（山西大同永定庄煤业公司，山西太原 037024）

1 煤矿井下探放水现场和钻场位置的选定

煤矿井下探放水工作的首先要对煤矿井下实际情况进行勘测和分析，对水的来源和水害等级进行评估和预测[1]。具体来讲，主要的工作有以下几点：首先，要对探放水现场、钻场本身的安全性进行评估，主要是分析现场施工及系统工作是否会给施工人员和生产人员带来影响，同时要明确钻场周边围岩是否稳定，避免在施工过程中出现围岩破裂、垮塌的情况；其次，要结合对井下水的分布位置和来源进行勘测，再结合井下探放水现场及钻场的设计，明确水的排放位置、排放量、排放速率、路径等，再针对性选择合适的水泵，做好排水系统及管路系统的设计；接下来，通过勘测明确是否存在有透水风险的位置，此位置严禁进行探放水，而是结合实际情况制定针对性的处理措施；最后，选择探放水现场和钻场位置时，要避开地质结构不稳定的地方，如褶皱变化带、土层松软带、断层破碎带等，应当选择地层整体性好、围岩稳定的位置。

2 煤矿井下探放水钻机和放水套管的安设要点

2.1 钻机设备系统的安装

在选定井下探放水和钻场位置之后，要由技术人员根据现场勘察分析，选定具体的钻机安装位置，并且要确定好安装坡度。然后，在钻孔对侧的墙体、底板位置，要铺设旧风筒，并采用相应的措施进行加固。避免大量涌水时对帮底进行冲刷，导致钻机无法正常开展工作。在钻机的底脚部位，要根据实际情况垫上枕木，在枕木安装过程要保证设备稳定，并通过合理的方式进行稳定性测试。在循环水窝的设置方面，要结合施工现场的特点，选定位置[2]。一般情况下，将循环水窝设定在钻机系统的下方是比较合理的方式，并且需要保证其容量与设计的探放出水量相符。在钻机系统整体安装好之后，需要针对探放水的方向和水的路径，给钻机系统安装挡水板，并设置必要的防护装置，一方面避免水入侵钻机系统，另一方面也为了保证设备安全。

2.2 放水套管的安装

一般情况下，在煤矿井下探放水系统安装完成之后，单依靠该系统可能会遭遇放水量过大，对探放水现场造成破坏的问题。因此，安装限量放水的套管系统成为重要的环节，也是如今煤矿探放水系统科学化设计的典型体现。

具体来讲，需要根据煤矿井下探放水现场实际情况，选择尺寸合适的套管材料。然后，在探放水系统工作前，都需要安装套管，避免水在巷道内四处流淌，以及冲刷钻孔。套管的安装需要明确好位置，然后打2 m 左右的套管眼，再进行安装和固定。

3 现场施工要点

3.1 钻孔施工及耐压试验

煤矿井下探放水钻孔施工时，采用Φ113 mm 钻头进行开孔作业。开孔时，要保持钻机匀速钻进，避免强度过高影响钻孔质量[3]。钻孔深度与设计的套管安装深度相符，一般为2 m 左右。钻孔完成后，安装Φ108 mm 的套管，然后喷注水泥砂浆固定套管。接下来，在套管合适位置使用Φ75 mm 的符合片钻头进行开口，然后开展耐压试验，评估套管本身质量和施工质量。套管耐压试验的压力应当设定在0.8 MPa 左右，试验时长要大于0.5 h。整个试验过程中，孔壁及套管任何位置都没有出现漏水和渗水问题，则证明安装到位。

3.2 封孔固管工艺

在套管安装好之后，安装套管的螺丝零件，然后保证套管阀门打开，向套管内部注入清水，用以清除套管内部的杂质，避免堵塞影响未来的放水效率。清管完成之后，再往孔内注入合成树脂封孔剂材料，直到封孔剂完全覆盖溢出孔口，待其自然固结[4]。

3.3 安装防喷控水装置

需要根据探放水系统实际情况，安装防喷控水装置，该装置又分为固定和活动两种类型。固定部分要在套管闸阀安装完成之后，使用4 寸法兰盘胶垫，将其安装至闸阀位置。而活动部分要使用3 寸法兰盘以及软胶垫，将其安装在钻杆上。需要注意的是，打孔时，要将固定部分和活动部分之间的距离控制在20 cm 以上，目的在于避免胶垫过度磨损。如果钻孔出水量过大，并且此时无法通过拔出钻杆的方式来控水，那么就要立即将胶垫和法兰盘移动到指定位置，然后使用螺栓固定好，等待孔口不再出水之后，关闭三通阀门，达到控水的目的。

3.4 透空放水

钻孔施工过程中，当施工至所预计的老空深度前约2 m 的位置时，需要对排水系统的工作状态进行评估。确保排水系统正常运转、技术人员各就各位的前提下，再继续进行钻孔施工。在此同时，对钻孔位置的瓦斯涌出情况进行实时监测，如果瓦斯浓度过高，需要停止施工，采用合适的方式做好瓦斯排出[5]。确定安全之后，再进行继续施工。施工过程中，要对整个过程进行统一指挥和管理，确保排水、清淤和放水工作人员做好配合，保证施工和排水工作顺利进行。