魚卡煤田位于柴達(dá)木準(zhǔn)地臺(tái)北緣，區(qū)域上褶皺及斷裂構(gòu)造比較發(fā)育，魚卡一井田根據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)條件和對(duì)煤層開采有影響的水文地質(zhì)因素，生產(chǎn)區(qū)域地層劃分三個(gè)含水層組。目前，魚卡一井田開采的煤層為煤7層，經(jīng)水文地質(zhì)條件分析與礦井實(shí)際地質(zhì)情況揭露顯示，主要影響礦井開采的水害為頂板含水層水、老空水。在采掘活動(dòng)中，煤層中均含有多層泥巖，鉆探過程中易出現(xiàn)卡鉆、排渣困難等因素，其次鉆孔在方位和角度施工時(shí)存在偏斜，從而無法達(dá)到探放水設(shè)計(jì)要求，水患不能及時(shí)排除，導(dǎo)致探放水工作滯后，采準(zhǔn)工作面不能按期完成，為了提高防治水工作效率，促進(jìn)礦井采掘接替工作按期進(jìn)行，針對(duì)如何在軟巖地層中超前探放水時(shí)提高鉆探效率與精度進(jìn)行了改進(jìn)。

一、主要可采煤層概況

煤7層位于大煤溝組含煤段中部，為井田主要可采煤層之一，煤層厚度8-12m，煤層直接頂板為灰至深灰色粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖、泥巖及炭質(zhì)泥巖，厚度在1.5-5.0m不等。老頂多灰色細(xì)砂、粉砂巖，其次為砂巖層灰白色粗粒砂巖或含礫粗砂巖。煤層偽底以深灰色泥巖、炭質(zhì)泥巖較多，老底在井田西段以灰色中粒砂巖及含礫粗砂巖較多，而在東段以深灰色泥巖為多，煤層結(jié)構(gòu)從簡單到復(fù)雜不等，一般含多層灰至深灰色厚度0.2-0.7m的泥巖及炭質(zhì)泥巖，泥巖、碳質(zhì)泥巖屬極軟巖。

二、采空區(qū)充水因素

魚卡一井田地處柴達(dá)木盆地的東北緣，由于受區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造及煤層賦存情況影響，煤層基底、頂不平，巷道在布置時(shí)工作面回風(fēng)和運(yùn)輸兩順槽跟煤層底、頂板掘進(jìn)，造成巷道在向斜軸位置起伏較大，巷道回采后上覆巖層失去支撐垮落，煤層頂板隔水層遭到破壞，含水層水下滲，最終在工作面運(yùn)輸順槽向斜位置形成積水，需要再下一工作面回風(fēng)順槽進(jìn)行探放水作業(yè)。

三、超前探放水鉆孔布置

在工作面回采后，煤層頂板隔水層破壞，各工作面均在向斜構(gòu)造位置，形成低洼帶，水源均由向向斜軸部已回采位置充水，形成老空積水，積水由于受煤層賦存、巷道布置等因素影響，無法自然排出，且治理難度大，時(shí)間較長。

為了能夠及時(shí)將水患排除，在準(zhǔn)備工作面開始掘進(jìn)施工后，需要在回風(fēng)順槽對(duì)已回采后的采空區(qū)實(shí)施超前探放水工程，按照《煤礦防治水細(xì)則》留設(shè)超前距約30m，呈扇形設(shè)計(jì)的超前鉆孔深度約為40-90m之間。

四、鉆探過程存在的缺陷

1.圓壁鉆桿鉆探時(shí)的缺點(diǎn)

魚卡一井田在各工作面進(jìn)行采掘生產(chǎn)期間，前期采用煤礦用全液壓坑道鉆機(jī)ZDY1900S，鉆桿使用直徑為φ63.5/73mm圓壁鉆桿。在進(jìn)行了鉆探時(shí)，鉆進(jìn)至35-50m的區(qū)間就會(huì)存在不同程度的卡鉆、夾鉆，導(dǎo)致鉆孔報(bào)廢現(xiàn)象。根據(jù)鉆探時(shí)揭露的地質(zhì)情況顯示，對(duì)采掘工作面鉆進(jìn)區(qū)域，超前探放水過程時(shí)，掘進(jìn)巷道與上部采空區(qū)平行，巷道方位一致，鉆孔與巷道夾角呈扇形布置約為11-18°之間，當(dāng)鉆孔處于煤層中鉆探，遇到泥巖夾矸時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)卡鉆現(xiàn)象。通過分析原因：鉆孔施工時(shí)，進(jìn)入泥巖，泥巖碎屑遇水變軟，不易沖出鉆孔，在孔內(nèi)形成隔水物，成孔位置泥渣堆積，長時(shí)間得不到水的沖刷造成卡鉆；其次由于長時(shí)間卡鉆鉆孔內(nèi)無回水，水壓集中在鉆頭的區(qū)域易造成塌孔。

2.鉆探過程中鉆孔的偏斜

超前鉆探過程中發(fā)現(xiàn)，鉆孔存在方位和坡度的偏斜，鉆孔施工完成后，往往達(dá)不到災(zāi)害治理的目的，造成鉆孔的重復(fù)施工，同樣影響礦井的采掘接替工作。

五、造成的損失及后果

探放水鉆場在設(shè)計(jì)時(shí)為了減小巷道拱頂壓力，能夠抵抗較大的壓力，巷道采用為直墻半圓拱布置，巷道凈寬為5m、凈高4m。鉆場內(nèi)鉆孔開孔點(diǎn)的間距約為0.8-1.2m，為了達(dá)到探放出積水的目的，首先在相同區(qū)域施工同方位鉆孔時(shí)，如出現(xiàn)報(bào)廢鉆孔太多，偶有成孔出現(xiàn)鉆孔涌水，因多次鉆探?jīng)_刷可能致使涌水鉆孔區(qū)域出現(xiàn)大面積垮落和冒落，會(huì)導(dǎo)致采空區(qū)積水在排放時(shí)不能準(zhǔn)確控制出水量，造成鉆探區(qū)水患事故；其次多次施工鉆孔后，因泥巖塌孔、卡鉆，無法達(dá)到超前探放水的目的，造成鉆場廢棄。需重新開挖鉆場、安裝排水設(shè)施增加了原煤成本費(fèi)用，給公司造成一定損失；進(jìn)而水患風(fēng)險(xiǎn)無法排除，水害治理難度增大；由于水害治理時(shí)間過長，超出了采掘接替中探放水時(shí)間周期，造成采掘接替緊張。

六、改進(jìn)后的成果

1.采用螺旋鉆桿取得的成果

目前，魚卡一井田采用的ZQJC760/11.0S氣動(dòng)架柱式鉆機(jī)，鉆桿型號(hào)50mmX1000mm螺旋鉆桿。其主要特點(diǎn)為，地質(zhì)螺旋鉆桿是在地質(zhì)鉆桿高扭矩性能的基礎(chǔ)上，采用單螺旋葉片或雙螺旋葉片，經(jīng)預(yù)應(yīng)力纏繞，在進(jìn)行鉆孔施工過程中，螺旋鉆桿在鉆孔中轉(zhuǎn)動(dòng)，螺旋鉆桿和孔壁構(gòu)成了一個(gè)螺旋輸送器，孔底巖渣就被鉆桿上的螺旋葉片逐步向后輸送，直至將排渣出孔外。鉆頭不斷破巖，鉆桿就形成連續(xù)排渣。因此，利用螺旋鉆桿排渣能夠獲得較高的鉆進(jìn)效率。這種方法僅適用于巖石比較松軟的鉆進(jìn)中，對(duì)于粘性較大或者含有卵石的巖層中不能使用。

2.鉆孔軌跡的分析成果

鑒于鉆孔在施工時(shí)方位和坡度的偏斜，本礦采用YZG7礦用鉆孔軌跡測量儀，在鉆孔施工時(shí)進(jìn)行了鉆孔軌跡的測量，并且對(duì)鉆探數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，經(jīng)分析對(duì)照設(shè)計(jì)坡度上下百米偏差2.3-2.8m，方位1.9-2.6m。因此，把分析數(shù)據(jù)融入到單孔設(shè)計(jì)，提前在設(shè)計(jì)中調(diào)整，并且應(yīng)用到鉆探過程中，這樣就可以有效避免部分廢孔、鉆孔重復(fù)施工，進(jìn)而提高各項(xiàng)工作進(jìn)度。

七、綜合成果

螺旋鉆桿在鉆探時(shí)相對(duì)圓壁鉆桿定位較為準(zhǔn)確，減少鉆探孔數(shù)，易于成孔，合理的施工鉆孔，有利于鉆場周邊圍巖的穩(wěn)定，進(jìn)而減少或者排除鉆場附近大面積垮落和冒落，有利于放水孔的管理，在后期探放水過程中，采用了螺旋鉆桿，在軟巖鉆探時(shí)，遇煤層夾矸泥巖、炭質(zhì)泥巖，能夠快速的鉆進(jìn)，每班由原來圓壁鉆桿施工的15-25m，螺旋鉆桿到達(dá)了45m左右，提高了鉆進(jìn)的效率；利用螺旋鉆桿的優(yōu)勢，解決了軟巖中鉆探時(shí)出現(xiàn)的鉆孔塌孔、卡鉆的難題，鉆探過程中能夠順利的將泥巖、煤鉆屑排出；通過鉆孔軌跡的成果應(yīng)用，可有效將鉆孔的方位、坡度偏斜控制在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，通過單孔設(shè)計(jì)的優(yōu)化、調(diào)整，將有效減少人工的投入，提高鉆探的效率，杜絕水害事故發(fā)生；能夠及時(shí)達(dá)到探放水設(shè)計(jì)的目的，將積水排除，不僅節(jié)約的鉆探的時(shí)間，而且減少原煤成本投入，及時(shí)消除水患影響問題，促進(jìn)了礦井的安全發(fā)展，給中長期采掘接替按時(shí)完成創(chuàng)造了條件。

八、結(jié)束語

通過近年來軟巖地層中施工超前探放水的研究，螺旋鉆桿取得的成果和鉆孔軌跡的分析成果應(yīng)用，經(jīng)現(xiàn)場驗(yàn)證、效果評(píng)價(jià)與實(shí)際的鉆探效果分析，該方法在軟巖中鉆探存在一定的優(yōu)勢，該工藝可在地質(zhì)條件以及巖性相同的礦井應(yīng)用，也可作為廣大技術(shù)人員鉆探的參考依據(jù)。隨著防治水技術(shù)的不斷提升，機(jī)械設(shè)備的不斷更新，借鑒先進(jìn)、科學(xué)的探測技術(shù)和方法，將科研理論、研究成果運(yùn)用到實(shí)際工作中去，進(jìn)一步總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，徹底消除水隱患，有利于促進(jìn)煤礦安全、穩(wěn)定、可持續(xù)的發(fā)展。

（作者單位：魚卡公司）