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[摘 要]这些年煤矿安全在钻探放水方面要求很高，特别是重视放水效果的检验，因此钻孔施工对落点的精准性要求非常高，为了准确放线和验孔，有效地指导现场施工，现场采用了一些因地制宜的测量方法，取得较好效果。
[关键词]测量 钻探 放水
中图分类号：TD712.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）47-0291-01
一、前言
在煤矿安全生产过程中，随着矿井向深部下延，留下了大量采空区，而灌浆水、顶板裂隙水、断层水的侵入为以后的开采活动埋下了隐患，因此采用钻探工艺对采空區进行放水是目前解除水患的主要手段。开展钻探放水工作，重点把握以下几个环节：首先要搞清采空区的积水量及补给量和水源、导水通道等；其次要进行分析、设计最佳探放方案；再次现场要严格按设计测量放线，钻机严格执行钻孔参数；最后采用孔外复测和孔内测斜手段以及图纸分析手段定位钻孔终点。在这个过程中各种测量手段的综合运用是实现目标的重要保障，下面用一个放水实例来说明。富力煤矿在掘送-380南扩区22层夹块工作面时，面临同层上分段采空区积水的探放。
二、礦井及采区概况
1、 矿井概况：富力煤矿位于鹤岗煤田中部偏南，南邻兴安煤矿，北邻大陆煤矿，井田走向长度为1.8-2.3千米，倾向宽度为4千米，井田面积为6.2652平方千米。目前年平均年产量为160万吨。矿井开拓方式为斜立井集中石门分组大巷。主力生产水平为二水平，标高从-131.95至-500。现矿井实际涌水量为：Q = 437.3 m？/h。瓦斯涌出量：21.32 m？/min。
2、 矿井地质概况：矿井可开采层共六个，平均煤厚4.9m，煤层平均倾角28°，井田南部和深部略厚、北部和浅部稍薄，深部结构较复杂。富力井田构造形态特征是断裂构造多，褶曲少，未见较大褶曲，仅大断层附近有平缓褶曲，未发现火成岩侵入体。落差较大的断层26条。构造裂隙比较发育，裂隙面无水，无次生充填物。走向一般为N65°E。倾角一般为65°-85°之间，向南西方向倾斜。
3、 采区概况：该采区位于矿井南部区二水平四分段22号煤层，南部起F2断层22层下盘，北部至F4-1断层22层下盘，处于-335m～-380m标高，该工作面走向长度194m，倾斜长度80m，煤厚6.76，倾角16°储量10万吨，采用滑移支架放顶煤全部垮落法采煤。区内煤岩层产状变化较大，主要受F4-1断层的影响，局部伴生一些小的断层，并出现褶曲牵引现象，实见断层有f1， f2， f3，落差3m左右，对施工有一定影响。采区内无岩浆侵入体、及古河床冲刷带、陷落柱等。该区煤层的褶皱带内，南部三分之一（上个分段的切眼至向斜轴约220m）底部为积水区，积水顶高-330m，底高-337m（见平面图示），水量约3207立方米。需要探放水工程解除隐患。
三、采用等值法计算积水量
1、该区在掘进前使用瞬变电磁仪探测发现异常，因此制定了放水方案。在积水量计算时采用了等高线估算法，先根据石门出水标高和向斜轴确定积水标高，然后利用切眼、下巷和积水线围成封闭曲线，同理画出若干1米高程的积水面等高线，直至最低点为止，累加各段体积。
，K是含水系数取0.25（0.1～0.3），S由CAD平面图量取（见表1）
用得出的积水量来确定钻孔数量：N=V/Q，N—有效钻孔个数，V—总积水量，Q单孔出水量，受现场各种条件制约，一般取1.2～3m？/h，放水时间：安排10天，Q取2.6 m？/h。N=V/（Q×T）=3207÷（10×24×2.6）=5.14个，至少要有6个孔一起放水。
2、工作面解危范围的确定；这里把被探放水采区和将要掘送采区的垮落线与最低积水平面相交，得到两个封闭曲线，看其最小间距是否满足安全要求。该放水地点将水位标高降至-334m时，两个垮落圈最近间距为6.83m大于5m煤柱，因此该区水位降至-334m以下就是安全的。
四、钻孔定向的检验方法
1、在该区下山钻场内，我们实验了中心投影摄影法，同时检查测量人员给的方位和打钻人员稳钻的方位是否出错，具体做法如下：在该下山巷道中按照巷道走向和法向，使用防爆地质编录相机分别对钻机上使用的钻杆进行拍照投影，遵循中心投影原则，然后用AUTOCAD光栅图像分析标定钻杆的视天顶角，再带入公式进行计算，；；α—钻杆与巷道走向所夹天顶角；β--钻杆与巷道法向向所天顶角；γ—巷道中心与钻孔夹角；θ—钻孔真倾角。通过这种方法检查出3个钻孔的开孔方位，在孔外偏差3～4°，在施工中对纠偏起到了一定的指导作用，同时也取得了一定经验。
2、该区现场需要准确放线以确定钻孔方位，通常采用支距法或经纬仪法，孔外准是孔内准的前提，关键是开孔过程中钻孔方向如何控制，在现场采用拉线垂球，对于施工条件良好的钻场，方向控制较容易，而施工条件很差的钻场，比如在倾角较大的下山，稳钻困难的地点，就要先粗对准（与正常开孔一样），开孔0.05m时再精对准（再次微调，动钻，重新固定），另外对钻机支架和爬道的固定也要精准，开孔的转速和推进力要合理，符合操作规程。我们采用了福州华虹智能科技产的YHL90/360J矿用本安型测距罗盘仪进行孔外校验开孔方位，利用其方便的激光束实现方位角和倾角的校验，只要钻孔所在方位不在测线上，用该激光线和激光面立即就能验出来，在该钻场施工的十多个个百米钻孔的应用效果较好，纠正偏差精确到0.1～0.5度，远高于原来的挂线法。
3、对于孔内定向的检验：我们在该区放水钻孔施工40米时，使用中煤科工集团西安研究所生产的YHQ-X钻孔测斜仪，对其进行测斜，通过专业软件输出成果与平剖面图设计钻孔进行对照，确定其是否跑偏，和测量出其偏差是否符合要求，当钻孔长度超过120米时，全孔也需要复测。另外，井下探放水工程往往是在一条巷道内向采空区施工仰角钻孔，钻孔轨迹常常受制于钻场稳钻条件、钻孔倾角（太大）、是否穿过松软煤层、穿过断层的破碎程度、煤岩层裂隙发育方向、岩层硬度变化等因素，而在钻探工艺不断向前发展的今天，我们应更多选择各种扶正方法和不同类型的钻头、并改变钻速以适应软硬岩层，随着注浆工艺在处理塌孔事故中的应用，钻孔的轨迹精准度逐渐提高。
五、总结
目前已有科研单位，正在研发孔外随钻实时测向及倾角的仪器，孔外精确便携测量已不是难题，只是价格昂贵，可能推广较慢。但是通过该区放水工作的实践，我们总结出在煤矿钻探放水施工中，要结合现场，因地制宜地，尤其是有障碍有难度时，应及时找到最合适的测量方法，大幅提高钻孔命中率，这样才能为企业带来较好的经济效益。
作者简介
张 鹏出生于1973年3月，现任龙煤集团鹤岗公司富力煤矿地测副科长，2009年7月毕业于黑龙江科技学院，本科，采矿工程专业， 邮编（154103）
[关键词]测量 钻探 放水
中图分类号：TD712.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）47-0291-01
一、前言
在煤矿安全生产过程中，随着矿井向深部下延，留下了大量采空区，而灌浆水、顶板裂隙水、断层水的侵入为以后的开采活动埋下了隐患，因此采用钻探工艺对采空區进行放水是目前解除水患的主要手段。开展钻探放水工作，重点把握以下几个环节：首先要搞清采空区的积水量及补给量和水源、导水通道等；其次要进行分析、设计最佳探放方案；再次现场要严格按设计测量放线，钻机严格执行钻孔参数；最后采用孔外复测和孔内测斜手段以及图纸分析手段定位钻孔终点。在这个过程中各种测量手段的综合运用是实现目标的重要保障，下面用一个放水实例来说明。富力煤矿在掘送-380南扩区22层夹块工作面时，面临同层上分段采空区积水的探放。
二、礦井及采区概况
1、 矿井概况：富力煤矿位于鹤岗煤田中部偏南，南邻兴安煤矿，北邻大陆煤矿，井田走向长度为1.8-2.3千米，倾向宽度为4千米，井田面积为6.2652平方千米。目前年平均年产量为160万吨。矿井开拓方式为斜立井集中石门分组大巷。主力生产水平为二水平，标高从-131.95至-500。现矿井实际涌水量为：Q = 437.3 m？/h。瓦斯涌出量：21.32 m？/min。
2、 矿井地质概况：矿井可开采层共六个，平均煤厚4.9m，煤层平均倾角28°，井田南部和深部略厚、北部和浅部稍薄，深部结构较复杂。富力井田构造形态特征是断裂构造多，褶曲少，未见较大褶曲，仅大断层附近有平缓褶曲，未发现火成岩侵入体。落差较大的断层26条。构造裂隙比较发育，裂隙面无水，无次生充填物。走向一般为N65°E。倾角一般为65°-85°之间，向南西方向倾斜。
3、 采区概况：该采区位于矿井南部区二水平四分段22号煤层，南部起F2断层22层下盘，北部至F4-1断层22层下盘，处于-335m～-380m标高，该工作面走向长度194m，倾斜长度80m，煤厚6.76，倾角16°储量10万吨，采用滑移支架放顶煤全部垮落法采煤。区内煤岩层产状变化较大，主要受F4-1断层的影响，局部伴生一些小的断层，并出现褶曲牵引现象，实见断层有f1， f2， f3，落差3m左右，对施工有一定影响。采区内无岩浆侵入体、及古河床冲刷带、陷落柱等。该区煤层的褶皱带内，南部三分之一（上个分段的切眼至向斜轴约220m）底部为积水区，积水顶高-330m，底高-337m（见平面图示），水量约3207立方米。需要探放水工程解除隐患。
三、采用等值法计算积水量
1、该区在掘进前使用瞬变电磁仪探测发现异常，因此制定了放水方案。在积水量计算时采用了等高线估算法，先根据石门出水标高和向斜轴确定积水标高，然后利用切眼、下巷和积水线围成封闭曲线，同理画出若干1米高程的积水面等高线，直至最低点为止，累加各段体积。
，K是含水系数取0.25（0.1～0.3），S由CAD平面图量取（见表1）
用得出的积水量来确定钻孔数量：N=V/Q，N—有效钻孔个数，V—总积水量，Q单孔出水量，受现场各种条件制约，一般取1.2～3m？/h，放水时间：安排10天，Q取2.6 m？/h。N=V/（Q×T）=3207÷（10×24×2.6）=5.14个，至少要有6个孔一起放水。
2、工作面解危范围的确定；这里把被探放水采区和将要掘送采区的垮落线与最低积水平面相交，得到两个封闭曲线，看其最小间距是否满足安全要求。该放水地点将水位标高降至-334m时，两个垮落圈最近间距为6.83m大于5m煤柱，因此该区水位降至-334m以下就是安全的。
四、钻孔定向的检验方法
1、在该区下山钻场内，我们实验了中心投影摄影法，同时检查测量人员给的方位和打钻人员稳钻的方位是否出错，具体做法如下：在该下山巷道中按照巷道走向和法向，使用防爆地质编录相机分别对钻机上使用的钻杆进行拍照投影，遵循中心投影原则，然后用AUTOCAD光栅图像分析标定钻杆的视天顶角，再带入公式进行计算，；；α—钻杆与巷道走向所夹天顶角；β--钻杆与巷道法向向所天顶角；γ—巷道中心与钻孔夹角；θ—钻孔真倾角。通过这种方法检查出3个钻孔的开孔方位，在孔外偏差3～4°，在施工中对纠偏起到了一定的指导作用，同时也取得了一定经验。
2、该区现场需要准确放线以确定钻孔方位，通常采用支距法或经纬仪法，孔外准是孔内准的前提，关键是开孔过程中钻孔方向如何控制，在现场采用拉线垂球，对于施工条件良好的钻场，方向控制较容易，而施工条件很差的钻场，比如在倾角较大的下山，稳钻困难的地点，就要先粗对准（与正常开孔一样），开孔0.05m时再精对准（再次微调，动钻，重新固定），另外对钻机支架和爬道的固定也要精准，开孔的转速和推进力要合理，符合操作规程。我们采用了福州华虹智能科技产的YHL90/360J矿用本安型测距罗盘仪进行孔外校验开孔方位，利用其方便的激光束实现方位角和倾角的校验，只要钻孔所在方位不在测线上，用该激光线和激光面立即就能验出来，在该钻场施工的十多个个百米钻孔的应用效果较好，纠正偏差精确到0.1～0.5度，远高于原来的挂线法。
3、对于孔内定向的检验：我们在该区放水钻孔施工40米时，使用中煤科工集团西安研究所生产的YHQ-X钻孔测斜仪，对其进行测斜，通过专业软件输出成果与平剖面图设计钻孔进行对照，确定其是否跑偏，和测量出其偏差是否符合要求，当钻孔长度超过120米时，全孔也需要复测。另外，井下探放水工程往往是在一条巷道内向采空区施工仰角钻孔，钻孔轨迹常常受制于钻场稳钻条件、钻孔倾角（太大）、是否穿过松软煤层、穿过断层的破碎程度、煤岩层裂隙发育方向、岩层硬度变化等因素，而在钻探工艺不断向前发展的今天，我们应更多选择各种扶正方法和不同类型的钻头、并改变钻速以适应软硬岩层，随着注浆工艺在处理塌孔事故中的应用，钻孔的轨迹精准度逐渐提高。
五、总结
目前已有科研单位，正在研发孔外随钻实时测向及倾角的仪器，孔外精确便携测量已不是难题，只是价格昂贵，可能推广较慢。但是通过该区放水工作的实践，我们总结出在煤矿钻探放水施工中，要结合现场，因地制宜地，尤其是有障碍有难度时，应及时找到最合适的测量方法，大幅提高钻孔命中率，这样才能为企业带来较好的经济效益。
作者简介
张 鹏出生于1973年3月，现任龙煤集团鹤岗公司富力煤矿地测副科长，2009年7月毕业于黑龙江科技学院，本科，采矿工程专业， 邮编（154103）