下套管是煤矿井下定向探放水钻孔施工中非常重要的一项工作,是后续定向钻进及放水能否安全、顺利实施的关键。结合工程实例,通过对下套管技术原理进行分析,提出相应的技术措施,形成一整套行之有效的下套管技术及配套钻具,为今后类似工程施工提供借鉴。

ZDY4000LD(A)型履带式全液压定向钻机是一款面向狭窄巷道而设计的装备,主要用于中深孔的瓦斯抽采、探放水及顶底板注浆等钻孔施工。介绍了该钻机的设计思路,包括总体方案、关键结构、液压系统和外观造型设计,详细描述了关键结构部件和液压系统。该钻机具有结构简单,操作方便,巷道适应性强的特点,通过结构设计的优化,提高了钻机机身的调角度范围及给进行程,改善了钻机的工艺适应性。

针对金鸡滩煤矿8.2 m大采高工作面大断面回采巷道超前支护难题,综合地质条件和推进效率等因素,确定了双列多节自移式超前支架架型。采用低初撑力、高工作阻力的支护理念和初撑力自动保证技术,开发了避锚护顶、行走调控和斜坡式连接梁等新结构,研制出回风巷和运输巷超前支架组。井下试验表明超前支架抗周期来压能力强,推进效率高,超前巷道顶板完整好,具有良好的适应性;进一步分析了超前支架整体顶梁对顶板的反复支撑作用,提出了柔性顶梁的方解决案,为超大采高工作面超前支护技术提供了示范和参考。

针对斯列萨列夫公式在矿井水害防治中的广泛应用并被写入《煤矿防治水规定》等相关文献和书籍中,运用材料力学原理论证了防隔水煤岩柱留设宽度、探放水钻孔超前距及止水套管长度公式是基于简支梁模型的理论公式,安全水头及安全隔水层厚度公式是基于超静定梁模型的理论公式。因简支梁模型理论公式实际运用时存在力学误差,为防止计算L值过小导致突水事故发生,强调斯列萨列夫防隔水煤岩柱留设宽度、探放水钻孔超前距及止水套管长度公式增加安全系数K及在此基础上仍需遵守《煤矿防治水规定》的必要。因回采工作面底板矿压显现规律明显及承受的压力非均布载荷,强调斯列萨列夫安全水头及安全隔水层厚度公式仅适用于掘进巷道突水危险性评价。

针对超前区域探查治理技术在探查治理设计、注浆改造工艺、治理效果评价方面存在的问题，通过分析邯邢矿区水文地质条件及邢东矿、辛安矿水害防治工程实例，对超前区域探查治理技术在深煤层底板高承压水害防治中的应用进行研究。研究得出：注浆治理目的层应综合分析研究区水文地质条件、突(涌)水方式，选择离煤层最近、厚度适中、可注性较好的含水层进行注浆改造；水平孔布设距离应考虑研究区水文地质类型、地质构造复杂程度及发育程度确定孔间距，并设计机动孔；水平孔布置方式应考虑工程目的；治理应按“探、注、验一体化”的思路，对钻进过程中遇到的地质现象实施注浆治理并检验；治理效果应利用突水系数、含水层涌水量、矿井涌水量、构造发现率、初始奥陶系岩溶水压等指标，通过迭代指数法组合量化后，重新评价。

我国煤田地质条件类型多,构造复杂。随着深部资源的大规模开发,我国矿井水害防治形势十分严峻,面临诸多挑战。定向钻探注浆技术有效结合定向钻进技术和注浆技术优势,在煤矿水害超前探查和治理中,得到广泛应用,取得良好效果。重点介绍了定向钻探注浆技术在煤矿顶板水害防治、底板水害防治、断层水害防治、陷落柱探查治理中应用的成功案例,可为煤矿水害防治方案设计和施工提供参考。

某矿2011皮带下山与F16断层平行,掘进期间出现片帮、潮湿等水文地质异常情况,需要对巷道进行超前探测。瞬变电磁探测结果显示,水平超前探测和45°斜下方超前探测有2个水文地质异常区,但经过水文地质条件分析,排除了异常区与F16断层、下伏奥陶系灰岩含水层的联系,认为掘进过程中不会发生涌水。后期钻探证实了分析的正确性。

为了有效对带压回采工作面进行底板改造,保证工作面安全回采,赵家寨煤矿应用YD32(A)高分辨电法仪对12212工作面进行了探测。介绍了YD32(A)高分辨电法仪三极测深技术的工作原理及探测方法,简述了该技术在赵家寨煤矿12212工作面底板水害防治工作中的应用,并提出了在探测过程中应注意的一些问题,通过钻探验证及注浆后进行物探复测检验,效果较好。

煤矿巷道掘进过程中或工作面掘进过程中的地质超前预报关系到煤矿采掘工程的安全、质量和进度,直流电法超前探测技术是煤田水文地质中地球物理超前勘探的重要手段之一。讨论直流超前探测的原理、工作方法及电极布置方式,并将其应用到某矿的超前探测中,实际应用结果表明直流超前探测可以准确反映出巷道前方低阻地质体的空间分布特征,可以为矿井防治水害提供依据。

矿井水害是制约煤矿安全高效生产的主要地质灾害之一,对其进行预测和预防有着非常重要的意义。分析了瞬变电磁法、直流电法的技术手段和应用特点,以同煤集团下属某矿井为例,以瞬变电磁法、直流电法同时进行探查作业,并对2种方法得出的数据进行分析。实证结果表明,这2种方法都可以有效判断煤矿井下富水区域位置,数据重合位置相对富水性区域几率较大,为掘进工作提供指导。在应用时,可以利用两者结合的综合物探技术,既提高探测的精度,又通过互相验证提高了探测可靠性。