CN109578070B - 一种充填钻孔底部找孔的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种充填钻孔底部找孔方法，属于地下采矿技术领域。针对现有技术中井下底部找孔对施工人员存在较高的安全隐患，孔内管道易磨损的问题，本发明提供一种充填钻孔底部找孔方法，包括以下步骤：从地表上垂直地表向下钻孔，钻至设计好的地表以下高度；在地表以下高度施工斜坡道，通过斜坡道向孔底位置施工水平的巷道；在巷道接近预测孔底位置时，在巷道断面开设炮眼进行爆破；待充填钻孔被全部揭露后，采用气焊灼穿充填钻孔管壁进行放水；放水结束后，采用等离子切割机对充填钻孔管壁进行切割工作；切割完成后对充填钻孔进行输送浆料至井下空区。本发明大大保障了井下施工人员的安全且效率快，对充填钻孔内管道磨损较小，为企业降低成本。

Description

一种充填钻孔底部找孔的方法

技术领域

本发明属于地下采矿技术领域，更具体地说，涉及一种充填钻孔底部找孔的方法。

背景技术

矿山充填在防止围岩移动、地表下层、塌陷、降低贫化率等方面是矿山开采和地质保护的需要；矿山充填方法很多，有废石充填、尾砂充填、胶结充填。其中尾砂充填和胶结充填从成本和便利上考虑，基本上采用地表制备料浆，通过垂直钻孔和水平、倾斜管线，经过分层处理，自流输送至所需充填采空区；目前充填工艺采用高浓度全尾砂胶结充填，充填站配套2个充填系列，每个系列包括2座1500m³的立式砂仓、2座胶结材料存储仓、1套搅拌设备、2条充填钻孔(1工1备)和其它一些辅助设施。充填流程为：立式砂仓提供的尾砂与胶结料仓提供的胶结材料进入搅拌桶进行加水搅拌，搅拌均匀的料浆由地表充填钻孔输送至井下空区进行充填。地表充填站为每个充填系列配置两个充填钻孔，钻孔共6个(3工3备)。钻孔在第四系层中的孔径为370mm，孔内套管规格为：D273×10mm；钻孔进入基岩后的孔径为：250mm，孔内无套管，钻孔完成后采用高标号水泥浆固井，防止钻孔周边垮落、片帮。固井后的钻孔内设双金属复合耐磨管，管路规格为D203×26mm(耐磨层厚度14mm)。钻孔由+43m标高的地表充填站垂直向下钻进至地下-455m标高水平。

完成以上工作后，在地下-455m水平开始进行充填钻孔底部盲钻孔的揭露找孔工作，钻孔自地表一直钻进至地下-455m深，孔底均被完整的岩体包围着，是看不到孔底的，所谓的找孔就是在利用-455m水平已经施工过的巷道向孔底方向进行掘进，将钻孔的孔底给挖出来；在制定找孔方案时遇到如下问题：1、施工的充填钻孔总深度达500m，虽经陀螺仪测偏后，测得钻孔的偏斜率较小，平面偏差范围不超过1.5m，但钻孔偏斜方向不能准确测定，不能确定钻孔底部在井下的空间位置，给在地下有限的空间内进行找孔施工带来很大难度；2、由于在钻孔施工完成后，进行了水泥砂浆壁后洗孔、固井工作，使得每条充填钻孔内均存有约400m左右高度的水柱，当钻孔在底部被揭露后，孔内积水势必会突然喷出，水压大，给现场施工人员安全带来严重威胁；3、充填钻孔内安装了双金属复合耐磨管，管道内衬为骆合金材料，材料性质较脆，不能对其施加较大冲击力，否则会造成内衬材料损坏，因此不能采用常规的爆破法进行钻孔底部揭露。找到一种对井下施工人员非常安全又不损坏充填钻孔内壁的底部找孔方法是非常急需和必要的。

针对上述问题也进行了相应的改进，如中国专利申请号201310259919.8，公开日为2015年7月8日，该专利公开了一种提高充填钻孔使用寿命的采空区充填装置及方法，其装置包括制浆装置和注水管，在钻孔的主水平管线上设置排气管、蓄水阀和压力表，排气管上设有排气阀，采空区的出料口后端设有与井下水仓连通的三通，三通与采空区之间设有闸阀，三通与井下水仓之间设有排水阀。本发明能保证料浆落入水中时为自由淹没，避免了料浆对钻孔内衬耐磨钢管的冲刷，减少了内衬耐磨钢管的磨损，提高了钻孔的使用寿命。该专利的不足之处在于：虽然该专利能够有效的减少钻孔内衬耐磨钢管的磨损，但是对充填钻孔的底部揭露仍然存在一定的风险，对施工人员带来一定的安全隐患。

发明内容

1、要解决的问题

针对现有技术中井下底部找孔对施工人员存在较高的安全隐患，孔内管道易磨损的问题，本发明提供一种充填钻孔底部找孔方法。在保障了施工人员作业安全的情况下又避免了在揭露钻孔时对孔内充填管道造成破坏，为企业节约了成本，并且加快施工的进度。

2、技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种充填钻孔底部找孔的方法，包括以下步骤：

(1)从地表上的充填站垂直地表向下钻孔，钻至设计好的地表以下高度，钻孔完成后进行水泥砂浆壁后洗孔、固井，固井后的钻孔内设置有双金属复合耐磨管；

(2)在钻孔完成后的地表以下高度施工一条斜坡道，根据预测的钻孔底部位置通过斜坡道再向孔底位置施工水平的巷道；

(3)在巷道接近预测孔底位置时，在巷道断面开设炮眼，在炮眼中装入炸药进行爆破；

(4)待充填钻孔被全部揭露后，采用气焊灼穿充填钻孔管壁进行放水，将充填钻孔内水柱全部放空，释放压力；

(5)待到充填钻孔内的高压水全部安全放空后，采用等离子切割机对充填钻孔管壁进行切割工作；

(6)切割工作完成后对充填钻孔管壁进行输送浆料至井下空区进行充填。因充填钻孔自地表以上钻进至设计好的地表以下高度，孔底被岩石包围从而看不见孔底，采用上述方法进行底部找孔不会出现充填钻孔内的高压水柱因孔底被揭露喷出对施工人员带来伤害，保障了井下施工人员的人身安全，提高了施工的可行性与效率，并且对充填钻孔内壁的管道均没有损伤，使得充填钻孔的利用率高，对后期的胶料进入充填钻孔进行输送至地表下的空填区提供便利。

更进一步的，所述步骤(2)中施工的巷道的底板高出充填钻孔的孔底标高500mm以上。防止充填钻孔内的高压水柱穿透底板对施工人员带来伤害。

更进一步的，在步骤(4)之前还包括设置钢结构防护墙，所述钢结构防护墙设置在距离待处理的充填钻孔1m～2m处。

更进一步的，钢结构防护墙与巷道(8)周边通过锚杆进行固定。

更进一步的，所述锚杆的杆体表面设置有镀锌层。耐磨损，提高锚杆的使用寿命。

更进一步的，钢结构防护墙上设置有操作观察孔。人员通过操作观察孔进行管道破壁作业，在保证安全的情况下实施工作，具有较高的操作性。

更进一步的，在步骤(3)实施前，若发现充填钻孔露出时，采用风镐进行刷帮施工，不再采用爆破的方式。保护充填钻孔内壁管道。

更进一步的，所述风镐缸体中部的排气口周围设置有导气罩。对风镐起到一个导气的作用，工作安全可靠，提高效率。

更进一步的，所述步骤(3)中采用炮眼打孔定位装置对巷道断面进行开设炮眼，所述炮眼打孔定位装置包括定位杆，定位杆顶端横向固定有伸缩杆，伸缩杆顶端朝上固定有角度测量仪，角度测量仪上设置有激光发射器。通过自动化方式进行开设炮眼取代人为开设炮眼，具有较高的精准率，避免了人为开孔造成一定的误差。

更进一步的，所述伸缩杆包括外杆和内杆，外杆与内杆通过固定环固定，固定环内设置有橡胶圈。橡胶圈具有一定的弹性与耐磨性，能够减少固定环与外杆、内杆的磨损，提高固定环的使用寿命。

3、有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明所述的充填钻孔底部找孔的方法避免了在找孔施工中与充填钻孔底部揭露时，充填孔内的高压水喷出对人员产生伤害事故发生的可能，为井下施工人员提供了高度的安全保障；并且有效保护了充填钻孔内安装的内衬管道，孔内管道均未受到损伤，同时加快了施工进度，为后续的充填站建设使用创造了先决条件，为企业大大节约了成本；

(2)本发明通过施工的巷道底板高出充填钻孔的孔底标高500mm以上，500mm以上的距离充分考虑了充填钻孔内存在较高压力差的水柱情况，有效避免了钻孔在底部被揭露后突然释放的高压水将巷道的底板穿透对施工人员带来的危害，使得整体找孔步骤能够得以顺利的进行；

(3)本发明通过在气焊灼穿充填钻孔管壁进行放水之前先在距离待处理的充填钻孔1m～2m处设置钢结构防护墙，钢结构防护墙通过锚杆与巷道周边进行固定，进一步有效避免了充填钻孔管壁被灼穿后管道里的高压水喷出对施工人员带来的伤害；利用锚杆进行紧固，紧固性能好，承压大；且在锚杆表面镀锌，使得锚杆具有一定的耐腐蚀性，提高锚杆的使用寿命；

(4)本发明通过在钢结构防护墙上设置有操作观察孔，使得气焊操作人员通过该操作观察孔进行管道破壁作业，钢结构的防护墙为操作人员提供了高度的安全保障，在操作观察孔内对充填钻孔进行管道破壁，保证了操作人员与充填孔管道具有一定的安全距离，消除了高压水所带来的安全隐患；

(5)本发明在巷道断面开设炮眼装入炸药进行爆破前若发现了充填钻孔露出，则不再采用爆破的方式采用风镐进行刷帮，慢慢扩大巷道与充填钻孔的揭露面积，从而有效避免了充填钻孔内管道不受到爆破振动而损坏的情况发生；风镐缸体中部的排气口周围设置有导气罩，风镐排出的气体经外面导气罩的引导可以向下直接排到外界，使得工作更加安全可靠，效率快；

(6)本发明采用炮眼打孔定位装置对巷道断面进行开设炮眼，所述炮眼打孔定位装置包括定位杆，定位杆顶端横向固定有伸缩杆，伸缩杆顶端朝上固定有角度测量仪，角度测量仪上设置有激光发射器，解决了现有技术在巷道进行炮眼打孔时，炮眼定位采用人工测量的方式存在角度误差大，爆破效果达不到预期的效果。

附图说明

图1为本发明的施工剖面图；

图2为本发明的巷道断面图。

附图序号说明：

1、1#孔；2、2#孔；3、3#孔；4、4#孔；5、5#孔；6、6#孔；7、斜坡道；8、巷道。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明进一步进行描述。

实施例1

如图1和图2所示，一种充填钻孔底部找孔的方法，包括以下步骤：

(1)从地表上的充填站垂直地表向下钻孔，本实施例中钻孔6个，分别为1#孔1、2#孔2、3#孔3、4#孔4、5#孔5和6#孔6，钻至设计好的地表以下高度，本实施例中设计的钻孔地表以下高度为-455m；钻孔完成后进行水泥砂浆壁后洗孔、固井，固井后的钻孔内设置有双金属复合耐磨管，防止钻孔周边垮落和片帮，6个孔内均设置有双金属复合耐磨管有效减缓了胶料在向井下空区输送过程中胶料对孔的磨损，从而提高了孔的使用寿命；

(2)在-455m高度下的4#孔4的回风石门即回风巷道施工一条斜坡道7，所述斜坡道7施工到1#孔1和4#孔4的下部孔位置，然后根据预测的钻孔底部位置通过斜坡道7再向孔底位置施工水平的巷道8，所述巷道8断面设计为宽度2.2m，高度2.3m；这样的设计既方便井下施工人员作业又节约工程量；优选的，施工的巷道8的底板高出充填钻孔的孔底标高500mm以上，500mm以上的距离经过井下施工人员多次试验得到，充分考虑了充填钻孔内存在较高压力差的水柱情况，有效避免了钻孔在底部被揭露后突然释放的高压水柱将巷道8的底板穿透对施工人员带来的危害，使得整体找孔步骤能够得以顺利的进行；

(3)在巷道8接近预测孔底位置时，在巷道8断面开设炮眼，在炮眼中装入炸药进行爆破，在巷道8进行爆破时采用多打眼少装炸药的方式进行爆破，现有技术中通常采用57个炮眼进行爆破，本实施例中采取66个炮眼，并且在炮眼内装入少于常规的炸药量，减少一次掘进爆破的炸药单响量，降低爆破振动，从而有效避免了对孔内壁管道的磨损，所述炮眼的数量不局限于本实施例所述的数量，其他数量均可使用在本发明所述的步骤中；

(4)待充填钻孔被全部揭露后，采用气焊灼穿充填钻孔管壁进行放水，将充填钻孔内水柱全部放空，释放压力，因井下四百多米的高度，电力供应不充足不稳定，所以采用气焊的方式进行灼穿充填钻孔内壁；

(5)待到充填钻孔内的高压水全部安全放空后，整个找孔作业的最大的安全隐患也已完全被排除，最终采用等离子切割机对充填钻孔管壁进行切割工作，防止切割作业过程对充填钻孔管壁内衬再次产生损坏；

(6)切割工作完成后对充填钻孔管壁进行输送浆料至井下空区进行充填，所述浆料由充填站制备完成。

优选的，在步骤(3)实施前，若发现充填钻孔露出时，采用风镐进行刷帮施工，慢慢扩大巷道8与充填钻孔的揭露面积，不再采用爆破的方式，从而有效避免了充填钻孔内管道不受到爆破振动而损坏的情况发生；所述风镐缸体中部的排气口周围设置有导气罩，风镐排出的气体经外面导气罩的引导可以向下直接排到外界，使得工作更加安全可靠，效率快。

某公司按照本实施例所述的方法进行了6个孔的揭露，在近2个月的施工过程中无一例高压水伤人事故发生，6个孔内的管道积水均得以安全泄放，并且管道均保持完好，未发现管道内衬碎裂损坏；在地表以下455m的水平高度，孔底均是被完整的岩体包围着，是看不到孔底的，所谓的找孔就是在利用-455m水平已经施工过的巷道8向孔底方向进行掘进，将钻孔的孔底给挖出来，所述的充填钻孔底部为钻进至地下的充填钻孔最下端部分，下部为盲孔，与巷道8没有贯通；井下环境非常恶劣，地下压力情况比较复杂，通讯信号弱，给工作人员的施工带来极大的困难，加之每个充填钻孔内均存有400m高度左右的水柱，在孔底被揭露后，孔内的积水势必会突然喷出，水压非常大，给井下施工人员带来极大的安全隐患，因此采用上述找孔方法能够有效避免此种情况的发生，为井下的施工人员提供了极高的安全保障。

实施例2

基本同实施例1，本实施例在步骤(4)之前还包括设置钢结构防护墙，所述钢结构防护墙设置在距离待处理的充填钻孔1m处，距离太近的话充填钻孔管壁被灼穿后管道里的高压水喷出会对施工人员造成伤害；优选的，所述钢结构防护墙采用工字钢横梁搭接做骨架，搭接网格尺寸为110mmx110mm，骨架上焊接11mm厚钢板做面层，使得整体钢结构防护墙具有较高的强度与承重能力；整个钢结构防护墙与巷道8周边通过锚杆进行固定，所述锚杆的杆体表面设置有镀锌层，钢结构防护墙上设置有操作观察孔，优选的，所述操作观察孔的规格为110mmx110mm，满足气焊操作人员操作的空间。

通过在气焊灼穿充填钻孔管壁进行放水之前先在距离待处理的充填钻孔1m处设置钢结构防护墙，钢结构防护墙通过锚杆与巷道周边进行固定，一方面进一步有效避免了充填钻孔管壁被灼穿后管道里的高压水喷出对施工人员带来的伤害；另一方面，当井下施工由于操作失误或者自然因素等影响造成充填钻孔内壁高压水柱喷出或其他意外情况发生时，井下的施工人员可以撤退到该钢结构防护墙内进行躲避，为施工人员提供了较大的便利，切实考虑施工人员的安全；利用锚杆进行紧固，紧固性能好，承压大；且在锚杆表面镀锌，使得锚杆具有一定的耐腐蚀性，提高锚杆的使用寿命；气焊操作人员通过该操作观察孔进行管道破壁作业，钢结构的防护墙为操作人员提供了高度的安全保障，在操作观察孔内对充填钻孔进行管道破壁，保证了操作人员与充填孔管道具有一定的安全距离，消除了高压水所带来的安全隐患。

实施例3

基本同实施例2，与实施例2不同的是，所述钢结构防护墙设置在距离待处理的充填钻孔2m处，距离太远的话，气焊操作人员无法在该钢结构防护墙内远程进行管道破壁作业；所述钢结构防护墙采用工字钢横梁搭接做骨架，搭接网格尺寸为100mmx100mm，骨架上焊接10mm厚钢板做面层，使得整体钢结构防护墙具有较高的强度与承重能力；整个钢结构防护墙与巷道8周边通过锚杆进行固定，所述锚杆的杆体表面设置有镀锌层，钢结构防护墙上设置有操作观察孔，优选的，所述操作观察孔的规格为100mmx100mm，满足气焊操作人员操作的空间。

通过在气焊灼穿充填钻孔管壁进行放水之前先在距离待处理的充填钻孔2m处设置钢结构防护墙，钢结构防护墙通过锚杆与巷道周边进行固定，一方面进一步有效避免了充填钻孔管壁被灼穿后管道里的高压水喷出对施工人员带来的伤害；另一方面，当井下施工由于操作失误或者自然因素等影响造成充填钻孔内壁高压水柱喷出或其他意外情况发生时，井下的施工人员可以撤退到该钢结构防护墙内进行躲避，为施工人员提供了较大的便利，切实考虑施工人员的安全；利用锚杆进行紧固，紧固性能好，承压大；且在锚杆表面镀锌，使得锚杆具有一定的耐腐蚀性，提高锚杆的使用寿命；气焊操作人员通过该操作观察孔进行管道破壁作业，钢结构的防护墙为操作人员提供了高度的安全保障，在操作观察孔内对充填钻孔进行管道破壁，保证了操作人员与充填孔管道具有一定的安全距离，消除了高压水所带来的安全隐患。

实施例4

基本同实施例1，优选的，所述步骤(3)中采用炮眼打孔定位装置对巷道8断面进行开设炮眼，所述炮眼打孔定位装置包括定位杆，定位杆顶端横向固定有伸缩杆，伸缩杆顶端朝上固定有角度测量仪，角度测量仪上设置有激光发射器，所述伸缩杆包括外杆和内杆，外杆与内杆通过固定环固定；优选的，固定环内设置有橡胶圈，橡胶圈具有良好的弹性与耐磨性，使得伸缩杆中的内杆与外杆连接灵活，不易磨损；所述炮眼打孔定位装置的使用方法如下：

步骤1：将定位杆顶端固定在工作面上，且定位杆与巷道8断面垂直；

步骤2：通过调整伸缩杆内杆位置，将角度测量仪对准需要打孔的位置：

步骤3：调整角度测量仪中的激光发射器方向，将激光发射器的激光方向调整为90度，通过固定环将伸缩杆的内杆与外杆固定；

步骤4：沿着激光光束进行打眼即可得到垂直工作面的炮眼。

采用上述装置开设炮眼解决了现有技术在巷道进行炮眼打孔时，炮眼定位采用人工测量的方式存在角度误差大，爆破效果达不到预期的效果，使得整体的效率高，错误率少；本发明中所述的炮眼打孔定位装置不仅局限于本实施例所述的装置，其他为公知所知的炮眼打孔定位装置均可使用在本发明所述的方法中。

本发明所述实例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种充填钻孔底部找孔的方法，包括以下步骤：

(1)从地表上的充填站垂直地表向下钻孔，钻至设计好的地表以下高度，钻孔完成后进行水泥砂浆壁后洗孔、固井，固井后的钻孔内设置有双金属复合耐磨管；

(2)在钻孔完成后的地表以下高度施工一条斜坡道(7)，根据预测的钻孔底部位置通过斜坡道再向孔底位置施工水平的巷道(8)；

(3)在巷道(8)接近预测孔底位置时，在巷道(8)断面开设炮眼，在炮眼中装入炸药进行爆破；

(4)待充填钻孔被全部揭露后，采用气焊灼穿充填钻孔管壁进行放水，将充填钻孔内水柱全部放空，释放压力；

(5)待到充填钻孔内的高压水全部安全放空后，采用等离子切割机对充填钻孔管壁进行切割工作；

(6)切割工作完成后对充填钻孔管壁进行输送浆料至井下空区进行充填。

2.根据权利要求1所述的一种充填钻孔底部找孔方法，其特征在于：所述步骤(2)中施工的巷道(8)的底板高出充填钻孔的孔底标高500mm以上。

3.根据权利要求1或2所述的一种充填钻孔底部找孔的方法，其特征在于：在步骤(4)之前还包括设置钢结构防护墙，所述钢结构防护墙设置在距离待处理的充填钻孔1m～2m处。

4.根据权利要求3所述的一种充填钻孔底部找孔的方法，其特征在于：钢结构防护墙与巷道(8)周边通过锚杆进行固定。

5.根据权利要求4所述的一种充填钻孔底部找孔的方法，其特征在于：所述锚杆的杆体表面设置有镀锌层。

6.根据权利要求5所述的一种充填钻孔底部找孔的方法，其特征在于：钢结构防护墙上设置有操作观察孔。

7.根据权利要求1所述的一种充填钻孔底部找孔的方法，其特征在于：在步骤(3)实施前，若发现充填钻孔露出时，采用风镐进行刷帮施工。

8.根据权利要求7所述的一种充填钻孔底部找孔的方法，其特征在于：所述风镐缸体中部的排气口周围设置有导气罩。

9.根据权利要求1所述的一种充填钻孔底部找孔的方法，其特征在于：所述步骤(3)中采用炮眼打孔定位装置对巷道(8)断面进行开设炮眼，所述炮眼打孔定位装置包括定位杆，定位杆顶端横向固定有伸缩杆，伸缩杆顶端朝上固定有角度测量仪，角度测量仪上设置有激光发射器。

10.根据权利要求9所述的一种充填钻孔底部找孔的方法，其特征在于：所述伸缩杆包括外杆和内杆，外杆与内杆通过固定环固定，固定环内设置有橡胶圈。

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