煤矿立井探水技术探讨

王育红

（山西煤销集团晋城阳城有限公司，山西 晋城 048100）

1 基本情况概况

山西煤炭运销集团阳城演礼煤业有限公司属兼并重组整合矿井，由山西阳城梁庄煤业有限公司、山西阳城西河石门沟煤业有限公司、山西阳城清池煤业有限公司和山西阳城泽腰煤业有限公司四矿整合后而成，井田面积为9.919 1km2，批准开采3号、15号煤层，可采储量2 046万t，设计生产能力90万t／年。根据设计要求，需要在矿区北部新掘一回风立井，井筒设计直径为6 m，垂深275 m。在掘进施工过程中，为严格执行《煤矿安全规程》、《煤矿防治水规定》，坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的探放水原则。

由于掘进作业面为立井，使用井下专用探水钻（目前所用钻机型号为ZQJC－360／7.1气动式架柱式探水钻）根本无法钻进。主要问题是钻机设计是固定在专用的液压支柱上，而液压支柱在井筒中却无法固定，也就无法进行探水。但为了坚持做到“有掘必探，先探后掘”的原则，做到防患于未然，防止水灾事故发生，于是，在回风立井开工前，矿方地测科技术人员和山西煤炭运销集团晋城阳城有限公司防治水中心人员开始着手探讨立井探水的难题。

研究内容、研究成果：使用井下专用探水钻在立井井筒中进行探水，首先必须考虑探水钻的安装。为此，根据探水钻机的结构特征和钻机特性，考虑到固定钻机的液压支柱在井筒中无法固定，经过相关人员的共同认真讨论研究，既然不能在井筒上部固定钻机，就考虑能否在底部采取措施固定钻机，经过反复讨论，最后决定做一个底座来固定钻机，取代设计所用的液压支柱。在井筒中能固定了钻机，也就解决了立井探水难题。

为了设计制作探水钻的底座，经过多次画图、选材、制作、试验，最后采用“工字钢”等材料焊接做底座。

制作底座的主要材料：宽35cm 的“工字钢”，长度为1.35m；厚度为1cm，方正35cm 的钢板2块；长度2.15m、直径18cm 的钢筋两根。

具体制作方法：在准备好的“工字钢”中间打一孔，孔的直径略大于钻杆的直径，一般为8cm；（留有一定活动空隙，钻杆直径为42mm）；在孔的附近，根据探水钻机跑道架一端的螺丝孔位置打四个眼，为固定底座与钻机跑道架的连接孔；在“工字钢”的四角打好四个眼（固定所做底座用），把准备好的钢板焊接在“工字钢”同侧的两端（增大接触面）；在“工字钢”任意两角，焊接两个螺丝帽，同时在钻机跑道的另一端也焊接两个对应的螺丝帽，用于两根两端带丝的长螺丝连接底座与跑道架（构成三角形的稳定性，也可用调节螺丝的方法，调节钻机的垂直度）。

钻机的安装与使用：

1）安装底座。根据探放水设计要求，在井筒内探水眼设计位置，首先清理安装钻机的底板，去除浮矸，基本保持平整，使底座中心孔对准探水眼位置，底座四个角的位置做好记号，然后挪动底座，使用打眼用的风钻，在做好的位置处打两个长2.5m（根据底板岩石性质也还需改变眼的深度）的锚杆眼，加入锚固济，放入锚杆，然后把底座抬起对准锚杆放下，调节底座平整（可一个水平仪进行校验平整度），带上固定螺丝。与底座之间不实的地方用木料填充、打紧，防止钻进过程底座松动。底座安装固定工作就结束了。

2）安装钻机。一是把钻机立起来，使钻机钻进的一端架上的四个眼与底座上的中心附近的四个孔重合，并用螺丝进行固定；二是调节底板水平；三是连接稳定钻机的螺丝，使钻机垂直底座；四是接风管、水管。

安装钻机的安全措施：1）稳定钻机，把钻机底座与钻机架的另一端用长螺丝进行固定；2）按照钻机说明书接好风管、水管；3）由于设计的探水眼角度不同，调整角度时，可用调整底座角度来改变钻眼角度；4）搬运时必须拆开搬运，严禁带钻机搬运。

技术性能：地面出露的岩石上进行试验及井筒内实际运行情况。遇泥岩钻井速度为6～8m／h，遇砂岩时钻井速度为5m／h。

2 主要技术创新点

2.1 核心技术创新点

解决了利用井下专用探水钻进行立井探水的困难，确保了立井施工时“有掘必探，先探后掘”原则的落实。保证了在安全无水患的前提下进行井筒安全掘进.消除了立井施工过程中水害威胁，保障了井下职工的人身安全。

2.2 其他重要技术创新点

钻机在井筒运输方便，安装简单，角度可改变。

3 项目（成果）推广应用情况及生产的效益

3.1 推广应用情况

该技术现已在演礼煤业回风立井掘进探水作业过程中使用。

3.2 安全效益

实现立井施工中做到了“有掘必探、先探后掘”。消除立井作业时水患的影响。为立井的安全施工、防止水害事故的发生奠定了强有力的保障和支持。

3.3 时间效益

刚开始立井施工时，因探水技术还未研究试验成功，采用“探5 掘2”方式进行掘进，就是使用风钻每次用5m 的钻杆进行探水，无异常后只允许每次掘进2m，这样既不安全，又不符合《煤矿安全规定》，掘进速度也较慢。

采用创新探水技术后，一次钻进60m，保安距离30m，允许掘进距离为30m，探水时间比原来分次探水时间总和节省4h。

3.4 生产建设效益

每次打眼深度由每次打眼只敢打2m 增加到2.5～3m。同时爆破效果也相应提高，由原来每月进度45m，增加到60m。缩短了工期，施工效率提高了25%。

4 结语

山西煤炭运销集团阳城演礼煤业有限公司在立井施工过程中自主研究而形成的立井探水技术在本矿立井施工过程中达到了节省时间、人力和物力的效果，取得了一定的成果，达到了预想的目的。但是，对于各矿的岩性不同会有不同的效果，希望通过对立井探水技术的共同探讨和研究，会形成更加成熟的技术，为研究煤矿立井探水提供更加有力的支持。