快速鑽孔技術在煤礦應急救援中的實踐

　　[摘 要]煤礦井下常發生透水、火災、冒頂等02manbetx.com ，工作人員被困在災區而救援人員又無法靠近災區時，設法盡快下井，建立直達災區的通道進行施救以及消除災情、恢複生產，是煤礦應急救援的主要任務。筆者提出地麵快速鑽孔技術在此領域的實踐應用，為實現快速透巷、快速施救增加了一條有效途徑。此項技術如能繼續改善和配套使用，必特有效降低生產02manbetx.com 造成的損失並促進我國煤礦應急救援水平的進一步提高。

　　[關鍵詞]煤礦;救災技術;地麵透巷

　　1 引 言

　　衡量一個國家職業安全健康水平高低，一方麵要看02manbetx.com 發生頻率，另一方麵要看每次02manbetx.com 造成的傷亡及經濟損失大小，或者說是應急救援成效。縱觀世界各國改善安全狀況的客觀實踐，凡是安全生產水平較高的國家與地區，不但事故少，而且均擁有較強的搶險救災能力。因此，從政府管理與社會發展角度出發，應該做到兩手抓，在盡量降低事故發生次數的同時，必須重視事故發生後的搶險救災，以減少事故造成的損失。

　　目前我國煤礦在產量大幅度增加的形勢下，煤礦死亡人數下降，據調度統計，2004年1～4月，國有重點礦的百萬噸死亡率已降至o.42，創曆史最好水平。但與世界先進采煤國家比較，我國煤礦安全生產形勢依然嚴峻，主要表現為，傷亡事故總量居高不下，重大、特大事故尚未得到有效控製，例如，2003年，生產事故共計造成死亡6434人，其中3人以上重大、特大災害事故337起，死亡2318人。要降低傷亡總量，控製特大事故，必須加強煤礦安全的源頭管理、過程控製、應急救援和事故查處等4個重要環節。

　　加強應急救援工作，不僅要有完善、精幹、布局合理的救援隊伍，還要有先進的應急救援技術，以保障快速有效地搶救被困人員、恢複災區生產，最大限度地減少人員和財產損失。事實上，有些事故發生後，企業也采取了一些救援措施，但都由於技術落後，裝備缺乏，延誤了最佳搶救時機，致使原本可能通過救助而生還的人員，最終也未能幸免。

　　2001年11月17日，山西大同市南郊區大泉灣煤礦第一水平發生局部瓦斯爆炸事故，第二水平14人被困井下，具備生存條件(當時曾向地麵電話求救)，但因巷道坍塌、火勢嚴重，救援人員不能進入災區，未能及時實現反風、供風，致使被困人員全部遇難。

　　2003年4月16日，湖南婁底漣源市七一煤礦發生突水事故，水、泥石封堵了安全出口，17名礦工被困井下。事故發生後礦方立即組織搶救，井下清理巷道淤泥、新掘繞巷、井下探水鑽機透孔等3個方案同時實施。但由於清淤、掘巷速度慢，鑽進設備落後，直到事故後第6天，通過實施掘繞巷方案才掘透通往災區巷道，但發現被困人員已窒息死亡。

　　2003年，煤礦企業發生3人以上的頂板、透水事故共計107起，死亡614人。實際上，不少冒頂事故、透水事故的發生，當時並未直接傷及人身，往往是因淤積或垮頂而堵住了逃生通道。此時，能否迅速打通隔離層，將關係到遇險人員的生死存亡。就以往避災通道堵塞、災區人員與外界隔絕的事故救援，大多采用直接透巷或新掘繞巷方法，實施起來時間較長，意外因素多，方法單一，成功率不高。筆者認為，發展快速鑽孔技術是非常必要的。據了解，在此方麵國外已實現了技術突破並取得了成功的經驗，例如：

　　2002年7月24日-28日，美國賓夕法尼亞州-煤礦 (Black WoLf Coal Cempcmg Queereek No.1 Mine)發生特大突水事故，井下9人被堵在采掘工作麵，距離地麵300多米，當局應用快速鑽機從地麵進行鑽孔救人，48小時完成鑽孔施工，用小鑽孔給災區人員供氧，實現通訊聯係，用大鑽孔下放吊桶將9人全部救出地麵。

　　2003年1月16日澳大利亞西部霍爾斯克裏克一煤礦發生一起冒頂事故，並伴有含水地層的湧水事故，有2名礦工被困井下，他們使用快速鑽機在26小時內鑽進287m，準確透巷並與2名被困人員取得聯係，最後實施擴孔，下放吊桶，使2名人員成功獲救。

　　2 快速鑽孔技術的特點和適用條件

　　中煤大地技術開發公司於2002年從美國引進了Schramm公司生產的T685WS型車載頂驅鑽機，主要用於煤層氣勘探，以開拓和擴大地質勘探市場。經研究發現，這種準確、快速的鑽探新手段，可以用在我國02manbetx.com 搶險救援中，其優越性與先進性正逐步體現出來。

　　2.1 快速鑽機主要技術特點

　　(1)行動迅速

　　快速鑽機是一台集空氣鑽進、機械傳動、提升鑽塔、液壓動力為一體的車載鑽機，正常行駛100公裏/小時，到達工作現場後一小時準備即可開鑽。

　　(2)鑽進高效

　　該鑽機利用頂驅動力裝置及空氣潛孔錘衝擊鑽進與牙輪回轉鑽進功能，明顯提高了鑽進速度。其中在第四係衝積層中鑽進可達10m/h(傳統方式鑽進約2m/h);在基岩地層中鑽進平均20m/h，最高可達30m/h(傳統方式鑽進1-2m/h)。

　　(3)鑽孔直徑大

　　鑽孔直徑一般為190-216mm，最大經擴孔可達311-500mm。可以作為通風、輸送食品、通訊聯絡乃至升降人員的救援通道。

　　(4)定位準確

　　快速鑽機通過無磁鑽鋌、單點照相測斜儀和導向螺杆組成的方位監控係統，使鑽進方向沿著預定目標前進，最終準確中靶，可按要求進行垂直、側斜及水平鑽進。地麵透巷準確率100%。

　　(5)適應性強

　　快速鑽機具有自身動力裝置，可用泥漿做循環介質也可用空氣做循環介質。可在]40℃、缺水、缺電條件下進行正常工作。

　　2.2 應用範圍

　　據目前掌握情況，筆者認為，在以下種類的煤礦重大事故發生時，可考慮運用快速鑽機施行救援行動：

　　(1)因頂板冒落而堵塞巷道，造成人員被困井巷中的事故。

　　(2)因透水帶出的泥石淤積堵塞巷道，造成人員被困井巷中的事故。

　　(3)透水淹井後，注漿封堵水源，實現快速恢複生產。

　　(4)井下發生區域性火災，人員被困井下事故。

　　(5)煤層自燃發火失控、井巷封閉後，從地麵布置鑽孔進行直接滅火。

　　2.3 適宜條件

　　據國內外取得的成功經驗，筆者認為，如能同時具備以下條件，將可取得更好效果：

　　一是開采深度不超過400m;

　　二是礦區技術資料可靠、定位準確、可以準確推斷出遇險人員位置;

　　三是地麵可形成20mx30m的一塊平整場地。

　　當然，隨著救援活動增多，實踐經驗不斷積累，技術工藝不斷完善，其應用範圍定會逐步擴大，救援效果也將更加顯著和有效。

　　3 快速鑽孔技術在搶險救災中的實踐

　　3.1 注漿堵水

　　2003年4月12日，河北省金牛能源股份有限公司東龐煤礦發生特大突水淹井事故。中煤大地技術開發公司接通知後，從山西左權施工現場緊急調動T685WS車載鑽機，趕赴事故現場參加救援行動。注漿堵水工程中，共布置鑽孔8個，由4個單位共同完成，其中中煤大地公司T685WS鑽機完成4個鑽孔，在準確透巷基礎上，單孔完鑽時間比其他鑽機提前約30%，實施快速堵水，贏得了搶險救災時間。

　　探查陷落柱產狀，按傳統鑽探法，需要布置最少兩個鑽孔才能查到一個不確定的邊緣，欲查清其邊界至少要布置10個鑽孔，而大地公司T685WS鑽機采用造斜側鑽技術，地麵2個孔口形成5個分支，使側斜鑽孔從不同方位、不同角度定向斜鑽延伸至陷落柱內，將物探資料圈出的100mx70。陷落柱範圍縮小到30mx20m，為治理陷落柱水害提供了科學依據。

　　3.2 注漿滅火

　　2003年11月28日，寧夏煤業集團白芨溝煤礦發生火災事故，滅火和打密閉中多次發生瓦斯爆炸，被迫實施封井，為撲滅火災，中煤大地公司攜T685WS鑽機又一次前往救助。在低於零下20t、無法供電的陡峭山頂，T685WS鑽機采用空氣潛孔錘衝擊鑽進工藝，依靠鑽機本身配置的動力係統和液壓係統正常開鑽，采用造斜定向新工藝向火區定向側斜鑽進，並準確進入火區，使直接滅火、快速救災方案得以實施。

　　滅火鑽孔隻有穿越采空區才能到達發火煤層，常規鑽井技術很難完成。T685WS鑽機采用空氣潛孔錘衝擊鑽進工藝、無外接箍小鑽頭(?190一)鑽進，卻順利實現了鑽孔橫穿采空區、直達目的煤層。

　　通過采用快速、定向鑽進技術，42天共施工滅火鑽孔11個，使得礦方不足2個月即將煤層明火撲滅，大大縮短了恢複生產時間。

　　3.3 透巷教人

　　2004年4月11日，河南鄭煤集團超化煤礦發生透水事故，12人被困井下。4月12日晚8時，中煤大地公司接救援通知，速調T685WS鑽機出動，次日10：30分到達現場。救災指揮部決定采取掘繞巷、掘聯絡巷、地麵快速鑽進、井下鑽進等多種方案同時進行搶救，經共同努力終於在事故發生l09小時後，通過掘繞巷使得12名遇險人員獲救生還。

　　但需加以說明的是：

　　①事故發生後第95小時，地麵快速鑽機已鑽進142m，(僅差20m就可到達透巷位置)時，按救災指揮部要求停止鑽進;

　　②救出遇險人員後，地麵鑽進繼續，3小時20分後成功遣巷;

　　③透巷後演練了向災區投放物品，鑽孔窺視儀全程偵察等項目。

　　實踐證明，通過地麵透巷鑽孔能夠完成向災區供風、輸送食品任務，也可以和災區進行簡單的通訊聯係，是一種切實可行的救援手段。

　　4 結束語

　　目前快速鑽機在救災中發揮作用尚處在起步階段，還未達到熟練掌握新型設備各種技術性能的程度。為充分發揮此項技術快速、高效的優越性能，筆者認為，須就以下問題進行深入研究、盡快解決並加以完善。

　　4.1 改善鑽探工藝 提高操作技能

　　在鄭煤集團超化礦的救援施工中，鑽孔純鑽進時間24小時52分鍾，輔助時間(下套管、固井、上下鑽具、安裝設備等)8小時15分鍾，事故處理(粘鑽和二次封固表土層套管)16小時50分鍾，從鑽進效率上講並不十分理想。如何減少提鑽次數，如何根據實際創造條件更多地采用空氣潛孔錘跟管鑽進、空氣潛孔錘衝擊鑽進、空氣泡沫潛孔錘鑽進，如何減少故障率及處理故障時間等等，都需要認真研究解決。

　　4.2 配套救援裝備 完善救援體係 追求救援實效

　　(1)針對不同礦山災害的特點，應盡快開發出與快速鑽孔技術聯合使用的配套設備，並達到一定程度的實用性、穩定性和安全性，以向災區輸送物品與提升人員。

　　(2)要改善和優化鑽孔窺視儀的現有技術性能，使其在透孔後能觀察井下情況。

　　(3)為提高鑽效，盡快透巷並向災區供風，可配備一定數量的小孔徑(?70mm)鑽具。

　　(4)加快開發研究井下快速鑽探設備，切實提高鑽進效率和鑽進準確性，以勝任相應的應急救援任務。

　　4.3 加強隊伍建設 努力提高實戰能力

　　平時應對鑽井員工業務能力與綜合素質有高標準的具體要求，要突出培養一批能夠頑強作戰、隨機應變的骨幹隊伍，以在搶險救災行動中，抓住戰機、成功實施救援。

　　4.4 增加裝備數量 保持合理布局

　　我國煤炭資源分布廣泛，煤炭生產中安全事故時有發生。快速鑽機作為礦井搶險救災重要設備，運輸線路不宜太長，應按地域配備一定數量的鑽探設備，在盡可能短的時間內投入救災工作。同時要健全應急救援機製，有效整合各種社會資源，充分保證救援行動協調、統一、及時、高效。