岩石电钻在麻家梁煤矿探放水中的应用研究

董建文

（山西大同煤矿集团麻家梁煤业有限责任公司， 山西 朔州 036002）

引言

麻家梁矿位于山西省朔州市东南约15 km处，由同煤集团和浙江能源集团共同兴办，井田面积104.3 km2，设计可采储量为1 046.57 Mt，服务年限104 a，矿井设计生产能力为12 Mt/a。当前由于小煤矿的侵采和矿井的超强度开发，对于回收大巷、工广、阶段煤柱及部分放顶煤回收不净的煤炭资源，经常受到采空及老巷积水的威胁，用常规的探水钻机探放水，工序繁多，占用有效的掘进作业时间，相比较而言，用岩石电钻探放采空及老巷积水有着省时、省力，施工环节少、方便易操作等优点。目前该矿对小水量、小水压积水的探放普遍采用，本文主要对该矿14203胶带巷探放14204采空区积水的实践情况进行应用研究。

1 岩石电钻的主要参数

型号：KHYB75CL（1A）型，防爆，功率 3 kW，重量45kg。可在中等硬岩（f=4-7）上钻眼，推动力10kN，链条推进，岩石中钻孔直径3 545 mm，孔深8 m；煤层中钻孔直径最大可至75 mm，孔深50 m。

2 工程概况

麻家梁矿14203掘进工作面，位于己二采区，东距14203辅运废巷5 m，西距14204工作面采空区及辅运空巷7 m。14203工作面，倾向长181.50 m，走向2 861 m，储量671万t。14203胶带巷掘进至640 m时将巷道标高低于向邻14204工作面采空区底板标高，预计14204工作面采空区会有积水存在，积水量3 000 m3左右。如果掘进中不提前放水，工作面下山掘进将顶水作业，积水冲破7 m煤柱后，水流将淹没巷道迎头100 m范围。施工人员、设备无法撤出，后果将不堪设想，考虑到该处积水压力小、水量小，又没有补充水源，决定应用岩石电钻探放该老空积水。

3 实践应用方案及步骤

1）14203胶带掘进至低于采空区积水标高1～1.5 m时停止掘进。在适当位置施工水泵窝，水泵窝深度不超过1.5 m，规格为4×4×1.5 m，周边锚网支护，安装水泵，完善排水管路，并进行排水试验[1]。

2）根据14204采面回采时的涌水量资料、老巷与采空区的联系情况预测积水区范围、标高及积水量，根据迎头标高和煤柱间距进行钻孔设计，使透点位于采空区积水面以下，以便顺利放出积水，防止堵孔，并确定打钻的位置、角度、钻孔深度等。

3）制定完善的安全技术措施和施工组织措施，并组织有关技术人员和有关单位进行会审，向所有参加施工的人员进行贯彻，要求其掌握安全技术措施的内容并签字，有关组织及现场负责人也要进行签字，明确责任，确保施工安全[2]。

4）进行探放水作业之前，首先对工作地点的支架进行加固，帮顶刹实背牢，撑木齐全；其次进行稳设岩石电钻工作，根据设计位置用方木搭设操作台；然后把岩石电钻牢固地捆在操作台上并用抢杠及压杠与巷道顶帮加固，检查供水管路及水压。

5）先用Φ35 mm小钻头按设计及安全技术措施的要求打钻孔。根据安全技术措施的要求，瓦检员要现场监护，并将瓦斯报警探头置于作业地点以外3 m处。钻进7 m时闻到H2S气味，经检测在规程允许范围内，而且钻孔里的回水量也明显增大，继续钻进1 m后，停止钻进，拔出钻杆，测量出水量，为20 m3/h，钻机不撤，以便堵孔时投孔。

6）放水40 h后，水量明显变小，用Φ70 mm大钻头扩孔，水量增大不明显，又在附近位置重新施工钻孔，看水量大小，水量仍然小于5 m3/h，说明探放水成功，掘进工作面可以继续掘进。利用该方法，2017年以来该矿成功在14203胶带巷、14106辅运巷探放了老空积水，没有发生掘进工作面突水事故，效果较好[3]。

4 岩石电钻探放水实践中的注意事项

1）整个探放水过程要有设计，有相应的安全技术措施和组织措施，并有业务保安部门督促各项要求和措施的落实。根据顶板含水状况、断层导水、后期注水、补充水源等情况预测积水范围、水量、水压等，如水压及水量较大，应使用专用探放水钻机进行放水。

2）合理确定探放水保护煤柱。在确定保护煤柱时要充分考虑老空及老巷片帮垮落及破碎煤岩体部分，同时在掘进中要密切关注掘进工作面有无透水预兆，如煤壁变潮、渗水等，如有以上预兆应立即停止掘进，及时向有关部门汇报，采取针对性措施，确保安全。做到按措施要求及时停止掘进，确保操作人员的安全[4]。

3）探放水前，必须施工好水泵窝，水泵窝不能施工在采煤工作面侧，并考虑探放出的积水直接流入水泵窝，必要时可采用引水沟将水引进水泵窝。如果是上山掘进需要打好水坝，防止水顺巷道而下。必须完善排水设施和管路，并进行抽水试验，确保探放出的积水能及时抽走。

4）钻机稳设要牢固，打钻过程中经常校对钻架角度，以防在钻进过程中操作台松动。必须使用操作按钮控制电钻的开启和停止。在探放水过程中，必须加强局部通风的管理，风筒出风口符合作业规程的规定，防止局部有害气体积聚，及时吹散从钻孔中溢出的有害气体。多次探放，切忌“一劳永逸”，如在距预测积水区水位标高1 m以下时没有探出水，说明水压、水量较小，但不能掉以轻心，可在距预测积水区水位标高2～2.5 m时再探一次，确保掘进的安全[5]。

5 经验与体会

1）使用岩石电钻探放水是执行《规程》“坚持有疑必探，先探后掘的探放水原则”的重要措施之一。使用岩石电钻在掘进中探放局部积水由于钻孔较小，出水量小，即使出水后有意外情况时（水泵不能正常运转、停电等）也可以实施堵孔，所以容易控制，安全可靠。

2）如果出水量较小，可以实施扩孔，或者补打钻孔，增大水量，在保证安全的前提下，缩短放水时间。

3）和用大钻机（下套管实施控制放水）相比，在小水压、小水量情况下，使用岩石电钻不需要施工钻窝、下套管，施工准备工作简单，省去了套管膨胀、试压的工序，节约探放水时间；且岩石电钻体积小、重量轻，搬运便捷，稳设方便。

4）利用岩石电钻在掘进工作面探煤层厚度、倾向、顶底板坡度及断层等情况下可得到广泛应用。