快速鉆孔技術(shù)在煤礦應(yīng)急救援中的實(shí)踐

　　[摘 要] 煤礦井下常發(fā)生透水、火災(zāi)、冒頂?shù)?a href=http://cltuan.cn/sggl/ target=_blank class=infotextkey>事故，工作人員被困在災(zāi)區(qū)而救援人員又無(wú)法靠近災(zāi)區(qū)時(shí)，設(shè)法盡快下井，建立直達(dá)災(zāi)區(qū)的通道進(jìn)行施救以及消除災(zāi)情、恢復(fù)生產(chǎn)，是煤礦應(yīng)急救援的主要任務(wù)。筆者提出地面快速鉆孔技術(shù)在此領(lǐng)域的實(shí)踐應(yīng)用，為實(shí)現(xiàn)快速透巷、快速施救增加了一條有效途徑。此項(xiàng)技術(shù)如能繼續(xù)改善和配套使用，必特有效降低生產(chǎn)事故造成的損失并促進(jìn)我國(guó)煤礦應(yīng)急救援水平的進(jìn)一步提高。

　　[關(guān)鍵詞] 煤礦;救災(zāi)技術(shù);地面透巷

　　1 引 言

　　衡量一個(gè)國(guó)家職業(yè)安全健康水平高低，一方面要看事故發(fā)生頻率，另一方面要看每次事故造成的傷亡及經(jīng)濟(jì)損失大小，或者說(shuō)是應(yīng)急救援成效?？v觀世界各國(guó)改善安全狀況的客觀實(shí)踐，凡是安全生產(chǎn)水平較高的國(guó)家與地區(qū)，不但事故少，而且均擁有較強(qiáng)的搶險(xiǎn)救災(zāi)能力。因此，從政府管理與社會(huì)發(fā)展角度出發(fā)，應(yīng)該做到兩手抓，在盡量降低事故發(fā)生次數(shù)的同時(shí)，必須重視事故發(fā)生后的搶險(xiǎn)救災(zāi)，以減少事故造成的損失。

　　目前我國(guó)煤礦在產(chǎn)量大幅度增加的形勢(shì)下，煤礦死亡人數(shù)下降，據(jù)調(diào)度統(tǒng)計(jì)，2004年1～4月，國(guó)有重點(diǎn)礦的百萬(wàn)噸死亡率已降至o.42，創(chuàng)歷史最好水平。但與世界先進(jìn)采煤國(guó)家比較，我國(guó)煤礦安全生產(chǎn)形勢(shì)依然嚴(yán)峻，主要表現(xiàn)為，傷亡事故總量居高不下，重大、特大事故尚未得到有效控制，例如，2003年，生產(chǎn)事故共計(jì)造成死亡6434人，其中3人以上重大、特大災(zāi)害事故337起，死亡2318人。要降低傷亡總量，控制特大事故，必須加強(qiáng)煤礦安全的源頭管理、過(guò)程控制、應(yīng)急救援和事故查處等4個(gè)重要環(huán)節(jié)。

　　加強(qiáng)應(yīng)急救援工作，不僅要有完善、精干、布局合理的救援隊(duì)伍，還要有先進(jìn)的應(yīng)急救援技術(shù)，以保障快速有效地?fù)尵缺焕藛T、恢復(fù)災(zāi)區(qū)生產(chǎn)，最大限度地減少人員和財(cái)產(chǎn)損失。事實(shí)上，有些事故發(fā)生后，企業(yè)也采取了一些救援措施，但都由于技術(shù)落后，裝備缺乏，延誤了最佳搶救時(shí)機(jī)，致使原本可能通過(guò)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(qū)大泉灣煤礦第一水平發(fā)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(dāng)時(shí)曾向地面電話求救)，但因巷道坍塌、火勢(shì)嚴(yán)重，救援人員不能進(jìn)入災(zāi)區(qū)，未能及時(shí)實(shí)現(xiàn)反風(fēng)、供風(fēng)，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(fā)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(fā)生后礦方立即組織搶救，井下清理巷道淤泥、新掘繞巷、井下探水鉆機(jī)透孔等3個(gè)方案同時(shí)實(shí)施。但由于清淤、掘巷速度慢，鉆進(jìn)設(shè)備落后，直到事故后第6天，通過(guò)實(shí)施掘繞巷方案才掘透通往災(zāi)區(qū)巷道，但發(fā)現(xiàn)被困人員已窒息死亡。

　　2003年，煤礦企業(yè)發(fā)生3人以上的頂板、透水事故共計(jì)107起，死亡614人。實(shí)際上，不少冒頂事故、透水事故的發(fā)生，當(dāng)時(shí)并未直接傷及人身，往往是因淤積或垮頂而堵住了逃生通道。此時(shí)，能否迅速打通隔離層，將關(guān)系到遇險(xiǎn)人員的生死存亡。就以往避災(zāi)通道堵塞、災(zāi)區(qū)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(shí)施起來(lái)時(shí)間較長(zhǎng)，意外因素多，方法單一，成功率不高。筆者認(rèn)為，發(fā)展快速鉆孔技術(shù)是非常必要的。據(jù)了解，在此方面國(guó)外已實(shí)現(xiàn)了技術(shù)突破并取得了成功的經(jīng)驗(yàn)，例如：

　　2002年7月24日-28日，美國(guó)賓夕法尼亞州-煤礦 (Black WoLf Coal Cempcmg Queereek No.1 Mine)發(fā)生特大突水事故，井下9人被堵在采掘工作面，距離地面300多米，當(dāng)局應(yīng)用快速鉆機(jī)從地面進(jìn)行鉆孔救人，48小時(shí)完成鉆孔施工，用小鉆孔給災(zāi)區(qū)人員供氧，實(shí)現(xiàn)通訊聯(lián)系，用大鉆孔下放吊桶將9人全部救出地面。

　　2003年1月16日澳大利亞西部霍爾斯克里克一煤礦發(fā)生一起冒頂事故，并伴有含水地層的涌水事故，有2名礦工被困井下，他們使用快速鉆機(jī)在26小時(shí)內(nèi)鉆進(jìn)287m，準(zhǔn)確透巷并與2名被困人員取得聯(lián)系，最后實(shí)施擴(kuò)孔，下放吊桶，使2名人員成功獲救。

　　2 快速鉆孔技術(shù)的特點(diǎn)和適用條件

　　中煤大地技術(shù)開發(fā)公司于2002年從美國(guó)引進(jìn)了Schramm公司生產(chǎn)的T685WS型車載頂驅(qū)鉆機(jī)，主要用于煤層氣勘探，以開拓和擴(kuò)大地質(zhì)勘探市場(chǎng)。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，這種準(zhǔn)確、快速的鉆探新手段，可以用在我國(guó)煤礦事故搶險(xiǎn)救援中，其優(yōu)越性與先進(jìn)性正逐步體現(xiàn)出來(lái)。

　　2.1 快速鉆機(jī)主要技術(shù)特點(diǎn)

　　(1)行動(dòng)迅速

　　快速鉆機(jī)是一臺(tái)集空氣鉆進(jìn)、機(jī)械傳動(dòng)、提升鉆塔、液壓動(dòng)力為一體的車載鉆機(jī)，正常行駛100公里/小時(shí)，到達(dá)工作現(xiàn)場(chǎng)后一小時(shí)準(zhǔn)備即可開鉆。

　　(2)鉆進(jìn)高效

　　該鉆機(jī)利用頂驅(qū)動(dòng)力裝置及空氣潛孔錘沖擊鉆進(jìn)與牙輪回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)功能，明顯提高了鉆進(jìn)速度。其中在第四系沖積層中鉆進(jìn)可達(dá)10m/h(傳統(tǒng)方式鉆進(jìn)約2m/h);在基巖地層中鉆進(jìn)平均20m/h，最高可達(dá)30m/h(傳統(tǒng)方式鉆進(jìn)1-2m/h)。

　　(3)鉆孔直徑大

　　鉆孔直徑一般為190-216mm，最大經(jīng)擴(kuò)孔可達(dá)311-500mm。可以作為通風(fēng)、輸送食品、通訊聯(lián)絡(luò)乃至升降人員的救援通道。

　　(4)定位準(zhǔn)確

　　快速鉆機(jī)通過(guò)無(wú)磁鉆鋌、單點(diǎn)照相測(cè)斜儀和導(dǎo)向螺桿組成的方位監(jiān)控系統(tǒng)，使鉆進(jìn)方向沿著預(yù)定目標(biāo)前進(jìn)，最終準(zhǔn)確中靶，可按要求進(jìn)行垂直、側(cè)斜及水平鉆進(jìn)。地面透巷準(zhǔn)確率100%。

　　(5)適應(yīng)性強(qiáng)

　　快速鉆機(jī)具有自身動(dòng)力裝置，可用泥漿做循環(huán)介質(zhì)也可用空氣做循環(huán)介質(zhì)?？稍赸40℃、缺水、缺電條件下進(jìn)行正常工作。

　　2.2 應(yīng)用范圍

　　據(jù)目前掌握情況，筆者認(rèn)為，在以下種類的煤礦重大事故發(fā)生時(shí)，可考慮運(yùn)用快速鉆機(jī)施行救援行動(dòng)：

　　(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)透水淹井后，注漿封堵水源，實(shí)現(xiàn)快速恢復(fù)生產(chǎn)。

　　(4)井下發(fā)生區(qū)域性火災(zāi)，人員被困井下事故。

　　(5)煤層自燃發(fā)火失控、井巷封閉后，從地面布置鉆孔進(jìn)行直接滅火。

　　2.3 適宜條件

　　據(jù)國(guó)內(nèi)外取得的成功經(jīng)驗(yàn)，筆者認(rèn)為，如能同時(shí)具備以下條件，將可取得更好效果：

　　一是開采深度不超過(guò)400m;

　　二是礦區(qū)技術(shù)資料可靠、定位準(zhǔn)確、可以準(zhǔn)確推斷出遇險(xiǎn)人員位置;

　　三是地面可形成20mx30m的一塊平整場(chǎng)地。

　　當(dāng)然，隨著救援活動(dòng)增多，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不斷積累，技術(shù)工藝不斷完善，其應(yīng)用范圍定會(huì)逐步擴(kuò)大，救援效果也將更加顯著和有效。

　　3 快速鉆孔技術(shù)在搶險(xiǎn)救災(zāi)中的實(shí)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(fā)生特大突水淹井事故。中煤大地技術(shù)開發(fā)公司接通知后，從山西左權(quán)施工現(xiàn)場(chǎng)緊急調(diào)動(dòng)T685WS車載鉆機(jī)，趕赴事故現(xiàn)場(chǎng)參加救援行動(dòng)。注漿堵水工程中，共布置鉆孔8個(gè)，由4個(gè)單位共同完成，其中中煤大地公司T685WS鉆機(jī)完成4個(gè)鉆孔，在準(zhǔn)確透巷基礎(chǔ)上，單孔完鉆時(shí)間比其他鉆機(jī)提前約30%，實(shí)施快速堵水，贏得了搶險(xiǎn)救災(zāi)時(shí)間。

　　探查陷落柱產(chǎn)狀，按傳統(tǒng)鉆探法，需要布置最少兩個(gè)鉆孔才能查到一個(gè)不確定的邊緣，欲查清其邊界至少要布置10個(gè)鉆孔，而大地公司T685WS鉆機(jī)采用造斜側(cè)鉆技術(shù)，地面2個(gè)孔口形成5個(gè)分支，使側(cè)斜鉆孔從不同方位、不同角度定向斜鉆延伸至陷落柱內(nèi)，將物探資料圈出的100mx70。陷落柱范圍縮小到30mx20m，為治理陷落柱水害提供了科學(xué)依據(jù)。

　　3.2 注漿滅火

　　2003年11月28日，寧夏煤業(yè)集團(tuán)白芨溝煤礦發(fā)生火災(zāi)事故，滅火和打密閉中多次發(fā)生瓦斯爆炸，被迫實(shí)施封井，為撲滅火災(zāi)，中煤大地公司攜T685WS鉆機(jī)又一次前往救助。在低于零下20t、無(wú)法供電的陡峭山頂，T685WS鉆機(jī)采用空氣潛孔錘沖擊鉆進(jìn)工藝，依靠鉆機(jī)本身配置的動(dòng)力系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)正常開鉆，采用造斜定向新工藝向火區(qū)定向側(cè)斜鉆進(jìn)，并準(zhǔn)確進(jìn)入火區(qū)，使直接滅火、快速救災(zāi)方案得以實(shí)施。

　　滅火鉆孔只有穿越采空區(qū)才能到達(dá)發(fā)火煤層，常規(guī)鉆井技術(shù)很難完成。T685WS鉆機(jī)采用空氣潛孔錘沖擊鉆進(jìn)工藝、無(wú)外接箍小鉆頭(?190一)鉆進(jìn)，卻順利實(shí)現(xiàn)了鉆孔橫穿采空區(qū)、直達(dá)目的煤層。

　　通過(guò)采用快速、定向鉆進(jìn)技術(shù)，42天共施工滅火鉆孔11個(gè)，使得礦方不足2個(gè)月即將煤層明火撲滅，大大縮短了恢復(fù)生產(chǎn)時(shí)間。

　　3.3 透巷教人

　　2004年4月11日，河南鄭煤集團(tuán)超化煤礦發(fā)生透水事故，12人被困井下。4月12日晚8時(shí)，中煤大地公司接救援通知，速調(diào)T685WS鉆機(jī)出動(dòng)，次日10：30分到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)。救災(zāi)指揮部決定采取掘繞巷、掘聯(lián)絡(luò)巷、地面快速鉆進(jìn)、井下鉆進(jìn)等多種方案同時(shí)進(jìn)行搶救，經(jīng)共同努力終于在事故發(fā)生l09小時(shí)后，通過(guò)掘繞巷使得12名遇險(xiǎn)人員獲救生還。

　　但需加以說(shuō)明的是：

　?、偈鹿拾l(fā)生后第95小時(shí)，地面快速鉆機(jī)已鉆進(jìn)142m，(僅差20m就可到達(dá)透巷位置)時(shí)，按救災(zāi)指揮部要求停止鉆進(jìn);

　?、诰瘸鲇鲭U(xiǎn)人員后，地面鉆進(jìn)繼續(xù)，3小時(shí)20分后成功遣巷;

　?、弁赶锖笱菥毩讼?yàn)?zāi)區(qū)投放物品，鉆孔窺視儀全程偵察等項(xiàng)目。

　　實(shí)踐證明，通過(guò)地面透巷鉆孔能夠完成向?yàn)?zāi)區(qū)供風(fēng)、輸送食品任務(wù)，也可以和災(zāi)區(qū)進(jìn)行簡(jiǎn)單的通訊聯(lián)系，是一種切實(shí)可行的救援手段。

　　4 結(jié)束語(yǔ)

　　目前快速鉆機(jī)在救災(zāi)中發(fā)揮作用尚處在起步階段，還未達(dá)到熟練掌握新型設(shè)備各種技術(shù)性能的程度。為充分發(fā)揮此項(xiàng)技術(shù)快速、高效的優(yōu)越性能，筆者認(rèn)為，須就以下問(wèn)題進(jìn)行深入研究、盡快解決并加以完善。

　　4.1 改善鉆探工藝 提高操作技能

　　在鄭煤集團(tuán)超化礦的救援施工中，鉆孔純鉆進(jìn)時(shí)間24小時(shí)52分鐘，輔助時(shí)間(下套管、固井、上下鉆具、安裝設(shè)備等)8小時(shí)15分鐘，事故處理(粘鉆和二次封固表土層套管)16小時(shí)50分鐘，從鉆進(jìn)效率上講并不十分理想。如何減少提鉆次數(shù)，如何根據(jù)實(shí)際創(chuàng)造條件更多地采用空氣潛孔錘跟管鉆進(jìn)、空氣潛孔錘沖擊鉆進(jìn)、空氣泡沫潛孔錘鉆進(jìn)，如何減少故障率及處理故障時(shí)間等等，都需要認(rèn)真研究解決。

　　4.2 配套救援裝備 完善救援體系 追求救援實(shí)效

　　(1)針對(duì)不同礦山災(zāi)害的特點(diǎn)，應(yīng)盡快開發(fā)出與快速鉆孔技術(shù)聯(lián)合使用的配套設(shè)備，并達(dá)到一定程度的實(shí)用性、穩(wěn)定性和安全性，以向?yàn)?zāi)區(qū)輸送物品與提升人員。

　　(2)要改善和優(yōu)化鉆孔窺視儀的現(xiàn)有技術(shù)性能，使其在透孔后能觀察井下情況。

　　(3)為提高鉆效，盡快透巷并向?yàn)?zāi)區(qū)供風(fēng)，可配備一定數(shù)量的小孔徑(?70mm)鉆具。

　　(4)加快開發(fā)研究井下快速鉆探設(shè)備，切實(shí)提高鉆進(jìn)效率和鉆進(jìn)準(zhǔn)確性，以勝任相應(yīng)的應(yīng)急救援任務(wù)。

　　4.3 加強(qiáng)隊(duì)伍建設(shè) 努力提高實(shí)戰(zhàn)能力

　　平時(shí)應(yīng)對(duì)鉆井員工業(yè)務(wù)能力與綜合素質(zhì)有高標(biāo)準(zhǔn)的具體要求，要突出培養(yǎng)一批能夠頑強(qiáng)作戰(zhàn)、隨機(jī)應(yīng)變的骨干隊(duì)伍，以在搶險(xiǎn)救災(zāi)行動(dòng)中，抓住戰(zhàn)機(jī)、成功實(shí)施救援。

　　4.4 增加裝備數(shù)量 保持合理布局

　　我國(guó)煤炭資源分布廣泛，煤炭生產(chǎn)中安全事故時(shí)有發(fā)生?？焖巽@機(jī)作為礦井搶險(xiǎn)救災(zāi)重要設(shè)備，運(yùn)輸線路不宜太長(zhǎng)，應(yīng)按地域配備一定數(shù)量的鉆探設(shè)備，在盡可能短的時(shí)間內(nèi)投入救災(zāi)工作。同時(shí)要健全應(yīng)急救援機(jī)制，有效整合各種社會(huì)資源，充分保證救援行動(dòng)協(xié)調(diào)、統(tǒng)一、及時(shí)、高效。