“有掘必探,先探后掘”技术措施在深部矿井开采中的应用

摘要：本文论述了深井开采，采取“有掘必探，先探后掘”技术措施的必要性，及取得的良好效果。

关键词：有掘必探　先探后掘

中图分类号：P631.4　文献标识码：A　文章编号：1674-098X(2012)01(c)-0096-01

近年来由于采煤高可靠性，大功率设备的不断更新完善，煤矿安垒高效建设的步伐也在逐步加快，龙煤鸡西分子公司，至2010年，年产量已达到1500万t以上，公司拥有的十二个生产矿井和一个建设矿井，平均采深已达到700m以上，采深的逐步加大，使地质环境更加复杂。

根据《煤矿安全规程》、《防治煤与瓦斯突出规定》、《煤矿防治水规定》的有关规定，结合深部开采的特点，为保证矿井安全七产，为超前探测工作面前方，侧帮及顶底板一定范围内的地质构造、老空积水、构造导水、煤岩动力现象及没有编号的煤层，公司规定所有掘进工作面都必须严格执行“有掘必探、先探后掘”的技术措施。

1　深井开采面临的安全问题

由于深部岩石所处“三高”“一扰动”的特殊环境，深部工程岩体产生的冲击地压、岩爆、瓦斯突出，顶板大面积来压、突水等突发性工程灾害，发生的几率也将越来越高。而且往往发生在采掘活动结束后的一段时间内，具有明显的瞬时突发性和不可预测性，对深部资源的安全高效开采形成了潜在的安全威胁。

2　深井开采灾害常用的防治方法

2.1　煤与瓦斯突出

煤巷掘进工作面，煤与瓦斯突出的防治优先选用超前钻孔，松动爆破、水力疏松，石门揭煤工作面的防突措施一般采用预抽瓦斯，排放钻孔、水力冲孔、金属骨架、煤体固化。

2.2　冲击地压

冲击危险的解危措施一般有卸压爆破、煤层注水、钻孔卸压、定向裂缝、其它防护措施。

钻孔卸压是较为经济适用、可操作性强、见效快较快的防治冲击地压措施之一，煤(岩)体钻孔可以释放煤(岩)体中积聚的弹性能，消除应力升高区。

在支撑压力区域内，用大直径钻头钻孔，降低其应力值，而钻孔局部范围出现小的应力集中，当局部小的应力集中超过钻孔壁的强度时，随着时间的推移，钻空间煤体被风化与压裂，结果使每个钻孔周围直径为D的范围内卸压。

2.3　探放水

矿井开采进入深部以后，岩溶水压将随着采深加大而逐步升高，在采深大干1000m时，其岩溶水压将高达7MPa，甚至更高。岩溶水压的升高，使得矿井突水灾害更为频繁、严重。原来不导水的构造裂隙带将转变为导水裂隙带。

对于采掘工作面受水害影响的矿井，规定坚持预测预报、有疑必探、先探后掘，先治后采的原则。探放老空积水的超前钻距，根据水压、煤(岩)层厚度和强度及安全措施等情况确定，但最小水平钻距不得小于30m。

2.4　构造带预测

由于采掘扰动造成断层或裂隙活化使得突水几率增加-构造应力的存在使巷道受次生应力的大小和方向得以改变，掘进巷道在结构造带时必须采取加强支护的措施。构造带是冒顶，冲击地压，煤与瓦斯突出等灾害最易发生的地点。

3　采用“有掘必探、先探后掘”技术措施的理论依据

根据深井开采灾害通用防治方法，有超前钻孔，钻孔卸压，以及水力疏松、煤层注水、卸压爆破等防治方法，其实质是破坏煤、岩体的完整性、连续性。降低其积聚弹性能的能力，使弹性能、地应力、瓦斯压力、瓦斯得到释放。“有掘必探、先探后掘”的目的和意义可概括为“三防、一探”即防冲击地压、防治煤与瓦斯突出、防治水，探构造。

防治措施中，超前钻孔是最经济、适用、简便易行的防治深井开采灾害方法。

4　技术措施的制定

4.1　措施执行原则及要求

(1)各矿按照公司的要求制定本单位“有掘必探、先探后掘”工作管理规定，并以矿文落实到各生产单位。

(2)井下所有掘进工作面都必须执行“有掘必探、先探后掘”的规定。对于个别工程量较小(小于20m)的单项工程，地质资料完全清楚的情况下，经矿总工程师审批后，可不进行钻探工作。

(3)探测工作坚持“物探先行、钻探验证”和“物探、钻探”相结合的原则，首先开展物探工作，以便于有针对性的采取钻探工作。

4.2　钻探施工要求

(1)全岩工作面沿巷道方向施工一个长孔，孔深不小于50m，钻孔直径不小于75mm、超前距离不小于10m(余孔深度)。对于工作面前进方向的侧帮及顶，底板，根据地质资料和物探情况确定钻孔的个数和参数。

(2)煤与半煤岩工作面沿煤施工钻孔三个(前方、两帮)，钻孔深度不小于30米，钻孔直径不小于75mm、终孔水平投影间距不小于7米，超前距不小于10m(余孔深度)。对顶底板情况根据地质资料和物探情况确定钻孔的个数和参数。

(3)前探钻孔不能替代防突措施孔和探放水孔，防治突出和探放水要专门编制设计和措施，可以涵盖钻探孔。

(4)钻探工作的设计和安全技术措施要编制到《作业规程》中，每次钻探作业时，必须有专业人员现场记录，地测部门根据现场情况提供地质预报及《停掘通知单》和《允许掘进通知单》。

(5)钻探工作由施工单位和地质部门分别做好记录，并建立台帐以备查询。

4.3　其它

严格执行《煤矿安全规程》，《防治煤与瓦斯突出规定》，《煤矿防治水规定》有关规定。

5　钻探设备选择

根据钻探要求，为全公司150个掘进队组配备了设备。煤及半煤工作面配备使用ZQSJ-90／2.4、ZQSJ-100／3.0，ZQSJ-140／

4.1　等型号的手持式风动钻机，全岩掘进面配备ZLJ-640、ZQJ-150／2、ZQJC-200／1等矿用钻机。

6　结论

鸡西分公司采取“有掘必探、先探后掘”技术措施后，在执行过程中坚持以电磁辐射仪、物探仪、瓦斯解析仪等仪器，首先进行物探，当达到临界值以上或探测前方有构造、水等特殊情况时，根据情况有针埘性开展钻探工作，和钻孔卸压的防治措施。做到了“物探先行，有疑必钻”。对深部开采不可预见的突发性灾害，起到了积极有效的预防作用。