事故共计107起,死亡614人。实际上,不少冒顶事故、透水事故的发生,当时并未直接伤及人身,往往是因淤积或垮顶而堵住了逃生通道。此时,能否迅速打通隔离层,将关系到遇险人员的生死存亡。就以往避灾通道堵塞、灾区人员与外界隔绝的事故救援,大多采用直接透巷或新掘绕巷方法,实施起来时间较长,意外因素多,方法单一,成功率不高。笔者认为,发展快速钻孔技术是非常必要的。据了解,在此方面国外已实现了技术突破并取得了成功的经验,例如:
2002年7月24日-28日,美国宾夕法尼亚州-煤矿 (Black WoLf Coal Cempcmg Queereek No.1 Mine)发生特大突水事故,井下9人被堵在采掘工作面,距离地面300多米,当局应用快速钻机从地面进行钻孔救人,48小时完成钻孔施工,用小钻孔给灾区人员供氧,实现通讯联系,用大钻孔下放吊桶将9人全部救出地面。
2003年1月16日澳大利亚西部霍尔斯克里克一煤矿发生一起冒顶事故,并伴有含水地层的涌水事故,有2名矿工被困井下,他们使用快速钻机在26小时内钻进287m,准确透巷并与2名被困人员取得联系,最后实施扩孔,下放吊桶,使2名人员成功获救。
2 快速钻孔技术的特点和适用条件
中煤大地技术开发公司于2002年从美国引进了Schramm公司生产的T685WS型车载顶驱钻机,主要用于煤层气勘探,以开拓和扩大地质勘探市场。经研究发现,这种准确、快速的钻探新手段,可以用在我国煤矿事故抢险救援中,其优越性与先进性正逐步体现出来。
2.1 快速钻机主要技术特点
(1)行动迅速
快速钻机是一台集空气钻进、机械传动、提升钻塔、液压动力为一体的车载钻机,正常行驶100公里/小时,到达工作现场后一小时准备即可开钻。
(2)钻进高效
该钻机利用顶驱动力装置及空气潜孔锤冲击钻进与牙轮回转钻进功能,明显提高了钻进速度。其中在第四系冲积层中钻进可达10m/h(传统方式钻进约2m/h);在基岩地层中钻进平均20m/h,最高可达30m/h(传统方式钻进1-2m/h)。
(3)钻孔直径大
钻孔直径一般为190-216mm,最大经扩孔可达311-500mm。可以作为通风、输送食品、通讯联络乃至升降人员的救援通道。
(4)定位准确
快速钻机通过无磁钻铤、单点照相测斜仪和导向螺杆组成的方位监控系统,使钻进方向沿着预定目标前进,最终准确中靶,可按要求进行垂直、侧斜及水平钻进。地面透巷准确率100%。
(5)适应性强
快速钻机具有自身动力装置,可用泥浆做循环介质也可用空气做循环介质。可在]40℃、缺水、缺电条件下进行正常工作。
2.2 应用范围
据目前掌握情况,笔者认为,在以下种类的煤矿重大事故发生时,可考虑运用快速钻机施行救援行动:
(1)因顶板冒落而堵塞巷道,造成人员被困井巷中的事故。
(2)因透水带出的泥石淤积堵塞巷道,造成人员被困井巷中的事故。
(3)透水淹井后,注浆封堵水源,实现快速恢复生产。
(4)井下发生区域性火灾,人员被困井下事故。
(5)煤层自燃发火失控、井巷封闭后,从地面布置钻孔进行直接灭火。
2.3 适宜条件
据国内外取得的成功经验,笔者认为,如能同时具备以下条件,将可取得更好效果:
一是开采深度不超过400m;
二是矿区技术资料可靠、定位准确、可以准确推断出遇险人员位置;
三是地面可形成20mx30m的一块平整场地。
当然,随着救援活动增多,实践经验不断积累,技术工艺不断完善,其应用范围定会逐步扩大,救援效果也将更加显著和有效。
3 快速钻孔技术在抢险救灾中的实践
3.1 注浆堵水
2003年4月12日,河北省金牛能源股份有限公司东庞煤矿发生特大突水淹井事故。中煤大地技术开发公司接通知后,从山西左权施工现场紧急调动T685WS车载钻机,赶赴事故现场参加救援行动。注浆堵水工程中,共布置钻孔8个,由4个单位共同完成,其中中煤大地公司T685WS钻机完成4个钻孔,在准确透巷基础上,单孔完钻时间比其他钻机提前约30%,实施快速堵水,赢得了抢险救灾时间。
探查陷落柱产状,按传统钻探法,需要布置最少两个钻孔才能查到一个不确定的边缘,欲查清其边界至少要布置10个钻孔,而大地公司T685WS钻机采用造斜侧钻技术,地面2个孔口形成5个分支,使侧斜钻孔从不同方位、不同角度定向斜钻延伸至陷落柱内,将物探资料圈出的100mx70。陷落柱范围缩小到30mx20m,为治理陷落柱水害提供了科学依据。
3.2 注浆灭火
2003年11月28日,宁夏煤业集团白芨沟煤矿发生火灾事故,灭火和打密闭中多次发生瓦斯爆炸,被迫实施封井,为扑灭火灾,中煤大地公司携T685WS钻机又一次前往救助。在低于零下20t、无法供电的陡峭山顶,T685WS钻机采用空气潜孔锤冲击钻进工艺,依靠钻机本身配置的动力系统和液压系统正常开钻,采用造斜定向新工艺向火区定向侧斜钻进,并准确进入火区,使直接灭火、快速救灾方案得以实施。
灭火钻孔只有穿越采空区才能到达发火煤层,常规钻井技术很难完成。T685WS钻机采用空气潜孔锤冲击钻进工艺、无外接箍小钻头(?190一)钻进,却顺利实现了钻孔横穿采空区、直达目的煤层。
通过采用快速、定向钻进技术,42天共施工灭火钻孔11个,使得矿方不足2个月即将煤层明火扑灭,大大缩短了恢复生产时间。
3.3 透巷教人
2004年4月11日,河南郑煤集团超化煤矿发生透水事故,12人被困井下。4月12日晚8时,中煤大地公司接救援通知,速调T685WS钻机出动,次日10:30分到达现场。救灾指挥部决定采取掘绕巷、掘联络巷、地面快速钻进、井下钻进等多种方案同时进行抢救,经共同努力终于在事故发生l09小时后,通过掘绕巷使得12名遇险人员获救生还。
但需加以说明的是:
①事故发生后第95小时,地