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[摘 要]文章就矿井水文地质钻探工艺作了系统地介绍，对钻探设备、工艺、泥浆泵等提出了具体的系统参数，地质硕士论文并就水文地质钻探中发生的一些问题进行了分析，提出了具体的解决办法。
[关键词]矿井水文地质富存条件系统参数钻搽工艺
中图分类号：TD634.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）11-0373-01
1 煤矿坑道水文地质条件钻探的主要任务
矿井水患是威胁井下安全生产的重要灾害之—，利用矿井水文地質钻探工艺方法探查地下水富存条件，及早发现地下水对矿井的危害，提前进行钻孔疏干降压治理或注浆封堵截流治理，从而达到确保矿井安全生产目的。危害煤矿的地下水条件包括：岩溶水、老窑水、地表水等，而煤矿坑道水文地质条件钻探的主要任务则是：其一，在矿井水文地质条件不明晰的情况下C尤其是新建矿井），矿井巷道掘进、采煤生产中，必须先进行超前钻探探查，即先探后掘、边探边掘。不贸然掘进，不茫然掘进。很多矿井发生水害的主要原因之—，就是没有坚持执行先探后掘或是先探后采的方针而导致的；其二，对矿井未知的地下水富存情况，尤其是岩溶水，先要进行矿井普查性水文地质探查，确定防治方法；即使一时无法探明的地下水存在情况，也要在后续的掘进和采掘中进行超前钻探，、防止突水事故发生，造成无法挽回的损失。对于已知的和未知的老窑积水、采空区积水等，采用定向钻探方法进行疏干降压治理，对于与地表水或其他水系连通的通道，在留有足够的煤柱情况下，对于薄弱层段进行注浆封堵截流治理；其三，对断层水力联系通道、裂隙发育带等，进行水文地质钻探注浆封堵治理，把水患的威胁解决在初始条件下。
2 矿井水的几种主要富存方式
（1）岩溶水富存的方式是：地域广大、水力补给充沛、涌水量大、水压高，而且又是以溶蚀通道相联系，因此，对矿井的危害是长期的、又具有一定的突发性。
（2）废弃的老矿井和老窑积水富存方式是：在外界水系沟通较弱的情况下，通过较长时间的积水，其水的容积是一定的，但是，在地质条件或历史的工程条件不清楚的情况下，该类储水条件具有一定的隐蔽性，一旦因掘进或采煤揭露打通储水空间，势必造成在极短的时间内发生突发性的涌水，该类涌水势能大、突水能力强，对人员、设备造成的危害极大；几乎是不可控制的，对矿井的危害具有毁灭性。
（3）地表水系富存的方式是：通过矿区的河流和邻近的水库等地表水系，如果煤矿建在地表水系流域范围内，地表水系通过第四系含水层或风化裂隙带或构造断裂带等与矿井水系沟通，将严重影响矿井的安全生产，使矿井的排冰成本大大增加；如果煤矿建在水库流域范围内，则水库的水压对地层造成很大的压力作用；大大减弱了煤矿建设中预留的隔水煤柱或岩层的抗压陛，在采煤活动中产生的煤层顶板下落，造成顶板应力的加大，增大破坏性，对煤矿安全生产产生很大的威胁。
3 煤矿水文地质钻探的几种布孔方式
煤矿水文地质钻探孔的布孔方式主要有以下几种：其一，巷道掘进中的超前探孔。在灰岩地层中掘进巷道，必须保证巷道掘进前方没有较大的富存水患威胁，因此，在巷道掘进中必须采取先探后掘、梯次推进的方式。采取的方式有两种：一种方式是在掘进巷道的旁侧开掘独立钻场，使用坑道钻机进行与巷道平行推进的布孔方式进行超前探孔钻探；另一种方式是在掘进巷道的端头，针对可疑地层或不明晰地层进行有针对性的超前探孔钻探。两种方式各有优势，采取哪种方式要视具体情况而定。目前超前探孔的深度一般在150m左右，采用的方式是在钻进中若发现较大的涌水情况，即行采取适压注浆堵漏处理，待水泥凝固后继续钻进，即边钻边堵，边堵边钻。在确保安全的前提下，提高掘进速度。
其二，在采掘生产中，对可疑地层、未知地层等进行定点、定位的布孔方式进行超前探孔钻探，发现问题及时处理。其目的是消除疑虑，探明地层，任何的侥幸心理都会造成不可挽回的灾难，这样的例子很多，教训深刻；
其三，探查地表水系（指降雨或地下水）对矿井的影响，一般情况下，埋藏较浅的煤层受地表水系的影响较大，尤其，是隔水层在受到采掘后冒落情况的影响，顶板受到不同程度的破坏，致使原本不受地表水系影响的地层，产生了相互的连通，导致了新的危险产生。煤矿井下水文地质钻探采取的是局部性布孔方式，在水量不大时，以疏排为主，注浆封堵为辅。
其四，探查构造因素而导致的水力连通影响。矿区内地层受构造影响较大，断层导致不同的水系相互联通，尤其是导致灰岩水系与煤系地层连通，其危害性大大增加。针对断层带采取的定向布孔方式，在判明断层带的特性和水利联通的关系后，对其进行注浆封堵，截断水利联系通道，确保矿井安全。
地质钻进中常遇到的问题有：其—，钻进效率问题；其二，裂隙与溶洞问题；其三，煤系地层中风化带破碎含水问题；其四，揭露老窑；废弃矿井突水问题等。针对上述问题，在工作中采用的解决方法分述如下。
其一，在水文地质钻进中，钻进效率低的情况反映较多，主要存在的问题有：钻机参数的选型不合适，钻头的结构和质量存在一定问题，泥浆泵参数问题，非平衡钻探工艺的实施问题等。在孔内发生事故时，运用泵量、泵压参数可以有效地实现处理事故的工艺方法。非平衡钻探工艺的实施有自己的理论基础和使用工艺方法，提高钻进效率要按照非平衡钻探工艺来实施。
其二，裂隙与岩溶问题。在水文地质钻进中经常会遇到裂隙和岩溶问题，裂隙存在的情况是，裂隙发育程度的高低，是否受到构造的影响，与其它水力联系的状况等，裂隙发育程度高的地层，其结构完整性较差，对钻进的影响也很大，主要表现在钻进参数不稳定，钻头不能均匀的刻取岩石，易损坏钻头和发生孔内卡钻事故等，一般采用的方式是使用适当长度的矿用短钻挺或岩心管，保持钻具的刚性进行钻进。裂隙会导致清水泥浆漏失，钻渣会充填裂隙而不能排出钻孔，在这种情况下钻进要注意观察钻进参数的变化，防止裂隙中的岩块掉落造成卡钻，或是钻渣不能顺利排出时造成埋钻。
其三，煤系地层中风化带破碎含水问题。解决这类问题是在判断聚水量和水力连通关系后，利用泥浆泵的高压水，适当的对钻孔或裂隙带中伪充填物进行清洗排渣，处理干净后在行钻进，在风化带的裂隙中钻进，钻进参数很不稳定，易损坏钻头、保直钻进难度增大、排渣困难，因此在钻进中要观察钻进参数和泥浆参数的变化情况：对出现的卡、埋、空钻等问题及时处理，避免事故的形成。
其四，揭露老窑、废弃矿井突水问题。老窑和废弃矿井等人为形成的储水环境，对采煤和巷道掘进有着很大的危害，尤其是对那些勘查不清楚的老窑和废弃矿井，长期蓄积的大量水体，因施工的原因一旦突入矿井，必将造成极大的危害。探查水文钻探的钻孔不宜过大，过大则会造成突水水压和水量增大，给封孔和施工带来不便，难以操作，采用保直钻进工艺方法，控制钻孔轨迹的变化，满足巷道掘进或采煤的需要。发生老窑和废弃矿井突水时，要做好人员的防护措施，避免被有害气体伤及人身。
我的解决办法是在进水口加一个进气口，用高压空气排渣，因高压空气能更好的流动，排渣的效果好过单独用水，同时在加入少量的水，用水来带走钻头高速钻动时产生的热量，保证钻头寿命，又能使钻下的碎末有水搅拌成坨便于高压空气推出排渣，还减少灰尘。也不会受矿下水压的影响。
用两个球阀分别调节进水量和进气量，更好的适用钻进速度的需要，用水量也会大大减少。矿井水害始终威胁着煤矿的安全生产，在矿井水患的治理中，矿井水文地质钻探工艺运用得越来越多，采用先控掘，不排除疑似问题不掘进等严格管理方法，将水患对矿井造成降低到最低。
[关键词]矿井水文地质富存条件系统参数钻搽工艺
中图分类号：TD634.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）11-0373-01
1 煤矿坑道水文地质条件钻探的主要任务
矿井水患是威胁井下安全生产的重要灾害之—，利用矿井水文地質钻探工艺方法探查地下水富存条件，及早发现地下水对矿井的危害，提前进行钻孔疏干降压治理或注浆封堵截流治理，从而达到确保矿井安全生产目的。危害煤矿的地下水条件包括：岩溶水、老窑水、地表水等，而煤矿坑道水文地质条件钻探的主要任务则是：其一，在矿井水文地质条件不明晰的情况下C尤其是新建矿井），矿井巷道掘进、采煤生产中，必须先进行超前钻探探查，即先探后掘、边探边掘。不贸然掘进，不茫然掘进。很多矿井发生水害的主要原因之—，就是没有坚持执行先探后掘或是先探后采的方针而导致的；其二，对矿井未知的地下水富存情况，尤其是岩溶水，先要进行矿井普查性水文地质探查，确定防治方法；即使一时无法探明的地下水存在情况，也要在后续的掘进和采掘中进行超前钻探，、防止突水事故发生，造成无法挽回的损失。对于已知的和未知的老窑积水、采空区积水等，采用定向钻探方法进行疏干降压治理，对于与地表水或其他水系连通的通道，在留有足够的煤柱情况下，对于薄弱层段进行注浆封堵截流治理；其三，对断层水力联系通道、裂隙发育带等，进行水文地质钻探注浆封堵治理，把水患的威胁解决在初始条件下。
2 矿井水的几种主要富存方式
（1）岩溶水富存的方式是：地域广大、水力补给充沛、涌水量大、水压高，而且又是以溶蚀通道相联系，因此，对矿井的危害是长期的、又具有一定的突发性。
（2）废弃的老矿井和老窑积水富存方式是：在外界水系沟通较弱的情况下，通过较长时间的积水，其水的容积是一定的，但是，在地质条件或历史的工程条件不清楚的情况下，该类储水条件具有一定的隐蔽性，一旦因掘进或采煤揭露打通储水空间，势必造成在极短的时间内发生突发性的涌水，该类涌水势能大、突水能力强，对人员、设备造成的危害极大；几乎是不可控制的，对矿井的危害具有毁灭性。
（3）地表水系富存的方式是：通过矿区的河流和邻近的水库等地表水系，如果煤矿建在地表水系流域范围内，地表水系通过第四系含水层或风化裂隙带或构造断裂带等与矿井水系沟通，将严重影响矿井的安全生产，使矿井的排冰成本大大增加；如果煤矿建在水库流域范围内，则水库的水压对地层造成很大的压力作用；大大减弱了煤矿建设中预留的隔水煤柱或岩层的抗压陛，在采煤活动中产生的煤层顶板下落，造成顶板应力的加大，增大破坏性，对煤矿安全生产产生很大的威胁。
3 煤矿水文地质钻探的几种布孔方式
煤矿水文地质钻探孔的布孔方式主要有以下几种：其一，巷道掘进中的超前探孔。在灰岩地层中掘进巷道，必须保证巷道掘进前方没有较大的富存水患威胁，因此，在巷道掘进中必须采取先探后掘、梯次推进的方式。采取的方式有两种：一种方式是在掘进巷道的旁侧开掘独立钻场，使用坑道钻机进行与巷道平行推进的布孔方式进行超前探孔钻探；另一种方式是在掘进巷道的端头，针对可疑地层或不明晰地层进行有针对性的超前探孔钻探。两种方式各有优势，采取哪种方式要视具体情况而定。目前超前探孔的深度一般在150m左右，采用的方式是在钻进中若发现较大的涌水情况，即行采取适压注浆堵漏处理，待水泥凝固后继续钻进，即边钻边堵，边堵边钻。在确保安全的前提下，提高掘进速度。
其二，在采掘生产中，对可疑地层、未知地层等进行定点、定位的布孔方式进行超前探孔钻探，发现问题及时处理。其目的是消除疑虑，探明地层，任何的侥幸心理都会造成不可挽回的灾难，这样的例子很多，教训深刻；
其三，探查地表水系（指降雨或地下水）对矿井的影响，一般情况下，埋藏较浅的煤层受地表水系的影响较大，尤其，是隔水层在受到采掘后冒落情况的影响，顶板受到不同程度的破坏，致使原本不受地表水系影响的地层，产生了相互的连通，导致了新的危险产生。煤矿井下水文地质钻探采取的是局部性布孔方式，在水量不大时，以疏排为主，注浆封堵为辅。
其四，探查构造因素而导致的水力连通影响。矿区内地层受构造影响较大，断层导致不同的水系相互联通，尤其是导致灰岩水系与煤系地层连通，其危害性大大增加。针对断层带采取的定向布孔方式，在判明断层带的特性和水利联通的关系后，对其进行注浆封堵，截断水利联系通道，确保矿井安全。
地质钻进中常遇到的问题有：其—，钻进效率问题；其二，裂隙与溶洞问题；其三，煤系地层中风化带破碎含水问题；其四，揭露老窑；废弃矿井突水问题等。针对上述问题，在工作中采用的解决方法分述如下。
其一，在水文地质钻进中，钻进效率低的情况反映较多，主要存在的问题有：钻机参数的选型不合适，钻头的结构和质量存在一定问题，泥浆泵参数问题，非平衡钻探工艺的实施问题等。在孔内发生事故时，运用泵量、泵压参数可以有效地实现处理事故的工艺方法。非平衡钻探工艺的实施有自己的理论基础和使用工艺方法，提高钻进效率要按照非平衡钻探工艺来实施。
其二，裂隙与岩溶问题。在水文地质钻进中经常会遇到裂隙和岩溶问题，裂隙存在的情况是，裂隙发育程度的高低，是否受到构造的影响，与其它水力联系的状况等，裂隙发育程度高的地层，其结构完整性较差，对钻进的影响也很大，主要表现在钻进参数不稳定，钻头不能均匀的刻取岩石，易损坏钻头和发生孔内卡钻事故等，一般采用的方式是使用适当长度的矿用短钻挺或岩心管，保持钻具的刚性进行钻进。裂隙会导致清水泥浆漏失，钻渣会充填裂隙而不能排出钻孔，在这种情况下钻进要注意观察钻进参数的变化，防止裂隙中的岩块掉落造成卡钻，或是钻渣不能顺利排出时造成埋钻。
其三，煤系地层中风化带破碎含水问题。解决这类问题是在判断聚水量和水力连通关系后，利用泥浆泵的高压水，适当的对钻孔或裂隙带中伪充填物进行清洗排渣，处理干净后在行钻进，在风化带的裂隙中钻进，钻进参数很不稳定，易损坏钻头、保直钻进难度增大、排渣困难，因此在钻进中要观察钻进参数和泥浆参数的变化情况：对出现的卡、埋、空钻等问题及时处理，避免事故的形成。
其四，揭露老窑、废弃矿井突水问题。老窑和废弃矿井等人为形成的储水环境，对采煤和巷道掘进有着很大的危害，尤其是对那些勘查不清楚的老窑和废弃矿井，长期蓄积的大量水体，因施工的原因一旦突入矿井，必将造成极大的危害。探查水文钻探的钻孔不宜过大，过大则会造成突水水压和水量增大，给封孔和施工带来不便，难以操作，采用保直钻进工艺方法，控制钻孔轨迹的变化，满足巷道掘进或采煤的需要。发生老窑和废弃矿井突水时，要做好人员的防护措施，避免被有害气体伤及人身。
我的解决办法是在进水口加一个进气口，用高压空气排渣，因高压空气能更好的流动，排渣的效果好过单独用水，同时在加入少量的水，用水来带走钻头高速钻动时产生的热量，保证钻头寿命，又能使钻下的碎末有水搅拌成坨便于高压空气推出排渣，还减少灰尘。也不会受矿下水压的影响。
用两个球阀分别调节进水量和进气量，更好的适用钻进速度的需要，用水量也会大大减少。矿井水害始终威胁着煤矿的安全生产，在矿井水患的治理中，矿井水文地质钻探工艺运用得越来越多，采用先控掘，不排除疑似问题不掘进等严格管理方法，将水患对矿井造成降低到最低。