煤矿钻孔内超前探放水新技术的应用探讨

王志山

摘 要：煤炭作为当前世界能源储量最大的资源种类，对人类社会的发展起到的重要的促进作用。随着社会经济的发展，煤炭资源的用量也不断增加。对于煤炭行业而言，面临的最重要问题是如何进行安全生产，透水事故是煤矿作业中遇到的比较多的事故类型，各国煤炭企业也都面临着透水事故的危害。本文主要针对我国煤矿水害的现状进行分析，介绍一种全新的井下巷道超前探放水新技术。

关键词：煤矿；钻孔；超前探水；技术

煤礦企业发展中，一直都受水害的威胁，使井下巷道掘进中存在安全风险。为提高安全生产能力，需要对巷道掘进中的水文地质状况进行探查，利用有限的探孔进行地球物理勘探。矿用钻孔探水预报仪的应用，可实现钻孔全方位超前探水，对探测目标采用激发极化法、电导率法进行探索，可得到多种探测数据，是当前煤矿巷道超前探水全新的技术之一。

1、我国煤矿水害现状分析

煤矿资源，我国的储量非常丰富，但由于地质环境比较复杂，在煤矿开采中，水害发生率相对较高，导致矿难的发生，给国家及企业带来经济损失的同时，井下人员的生命安危也受到严重威胁。透水事故，是在井下作业中，地下水或地面水由于人为原因、自然原因等因素，通过裂缝涌入矿井，如果排水量小于涌水量时，导致井下水害的发生。从煤矿水害发生的类型来看，主要分为以下几类：①含水层突水危害。指井下作业对底部或顶部含水层带来影响，起因水害；②松散层孔隙水透水。煤矿开采时，松散的裂隙水、孔隙水进入开采巷道造成水害发生；③采空层积水水害。采空区积水受采动影响，从裂缝涌入巷道，造成透水事故；④地表水水害。受采用影响，开采用中矿井附近的湖泊、河流等通过裂隙与矿井直接沟通，导致地表水进入井下，引起水害。近些年来，由于社会经济的发展，人们对煤炭资源的需求量也不断增加，煤炭开采的范围及深度不断增加，造成水害事故的发生概率也呈上升趋势，因此必须对这一问题加大研究力度。

2、煤矿钻孔超前探水技术原理

在掘进巷道中，利用迎头钻孔，实施钻孔物探探索，从孔口探入测量探头，缓慢推至孔底，对孔底30m及钻孔周边30m的情况进行探测预报，是煤矿钻孔超前物探技术的应用原理，可实现对钻孔周边情况全方位的超前探水。探测仪器可对激发极化法与电导率法自动应用，实现对目标的自动探查。探测工作方式主要为多频点同时发射，等频点同时接受，一反面对井下自然、人为等因素带来的强干扰背景进行躲避，使仪器对微弱信号能够加强识别与处理，另一方面，对地层的激化率参及电阻率参数可进行测试，对当前多数煤矿矿井只是单一的采用电阻率参数进行探测所带来的缺陷进行克服，在评价含水地层中，激化率参数属于重要的指标。

YZT6属于本安型钻孔探水仪，该设备组成主要包含仪器电机、孔中探头、无穷远电极以及电缆等构成。在煤矿巷道内进行超前探水时，沿着巷道延伸的方向，进行钻进，只能在巷道与钻孔内布置钻孔超前探索的电极，为了实现对钻孔孔底30m范围及钻孔30m范围探测距离的实现，在探测装置选择时，选择了类似偶极装置但又不同于偶极装置的装置，在钻孔口后方150m左右布置供电B极，同时进行固定。探测探头中，包含A、M、N电极，在钻孔内放置，对一个观测点进行观测与记录以后，探头中所有电极都要同时向前推进，一般探测点设置时，间隔1m设置一个。

对煤矿钻孔内超前探水技术进行实际应用中，按照图1所示连接方法，进行实际探水操作即可。

3、煤矿钻孔内超前探水技术的应用

3.1超前探水试验

以某煤矿大巷掘进头作为试验场地，进行钻孔时，深度达到80m，但由于堵孔等原因，实际探测的深度仅为14m，所探测到的数据如图1所示：

根据探测数据的采集，进行探测预报，显示在点位10-14区域内，出现异常情况。

3.2结果分析

根据探测结果，进行岩心分析，显示在孔内点位10-12之间，分布的岩石比较破碎。从表1数据，在该区段内，视电导率明显高于其它点位，表明这一位置的电阻率比较多，并且视极化率也相对较高，通过综合分析可知，点位10-12区间内有极大富水可能性。所以，可推断该处为岩体破碎富水或裂隙富水。通过实际掘进验证，在点位10-12之间，岩石的确加较为破碎，并且有水流出，与探测的结果一致。

4、结论

对钻孔底部及钻孔范围内含水地质体采用极化率与电阻率多参数进行评价，可有效提高探测结果的准确性，避免单一探测方法造成的偏差；在地质灾害预报方面，煤矿钻孔超前探水技术的应用，具有费用低、操作简单、结果直观、探测速度快等优势，并且能够在多种环境下适用，适应性极强；该方法结合了物探与钻探方法，对煤矿井下巷道掘进头潜在水患预报问题有效的进行了解决，降低了井下透水事故的发生；对超前探孔的数量可适当减少，同样能够对前方含水体进行探明。对采区、临近每层及顶底板含水体情况进行探明，扩大超前探测区域，并且使获得的探测数据更加准确，对提高煤矿井下水害事故预防效率具有重要意义。

参考文献：

[1]匡其江，王健，王天禄.煤矿钻孔超前探水技术在井下掘进巷道中的应用研究[J].价值工程，2016，12（04）：151-153.

[2]赵其林.超前综合探水技术在煤矿的应用[J].中国煤炭，2013，05（17）：41-43.

[3]白杨.关于井下超前探测煤矿生产中的应用[J].科技展望，2014，08（16）：125.endprint