快速钻孔技术在煤矿应急救援中的实践

[摘 要] 煤矿井下常发生透水、火灾、冒顶等事故，工作人员被困在灾区而救援人员又无法靠近灾区时，设法尽快下井，建立直达灾区的通道进行施救以及消除灾情、恢复生产，是 [摘 要] 煤矿井下常发生透水、火灾、冒顶等事故，工作人员被困在灾区而救援人员又无法靠近灾区时，设法尽快下井，建立直达灾区的通道进行施救以及消除灾情、恢复生产，是煤矿应急救援的主要任务。笔者提出地面快速钻孔技术在此领域的实践应用，为实现快速透巷、快速施救增加了一条有效途径。此项技术如能继续改善和配套使用，必特有效降低生产事故造成的损失并促进我国煤矿应急救援水平的进一步提高。 [关键词] 煤矿；救灾技术；地面透巷 1 引 言 衡量一个国家职业安全健康水平高低，一方面要看事故发生频率，另一方面要看每次事故造成的伤亡及经济损失大小，或者说是应急救援成效。纵观世界各国改善安全状况的客观实践，凡是安全生产水平较高的国家与地区，不但事故少，而且均拥有较强的抢险救灾能力。因此，从政府管理与社会发展角度出发，应该做到两手抓，在尽量降低事故发生次数的同时，必须重视事故发生后的抢险救灾，以减少事故造成的损失。
目前我国煤矿在产量大幅度增加的形势下，煤矿死亡人数下降，据调度统计，2004年1～4月，国有重点矿的百万吨死亡率已降至o．42，创历史最好水平。但与世界先进采煤国家比较，我国煤矿安全生产形势依然严峻，主要表现为，伤亡事故总量居高不下，重大、特大事故尚未得到有效控制，例如，2003年，生产事故共计造成死亡6434人，其中3人以上重大、特大灾害事故337起，死亡2318人。要降低伤亡总量，控制特大事故，必须加强煤矿安全的源头管理、过程控制、应急救援和事故查处等4个重要环节。
加强应急救援工作，不仅要有完善、精干、布局合理的救援队伍，还要有先进的应急救援技术，以保障快速有效地抢救被困人员、恢复灾区生产，最大限度地减少人员和财产损失。事实上，有些事故发生后，企业也采取了一些救援措施，但都由于技术落后，装备缺乏，延误了最佳抢救时机，致使原本可能通过救助而生还的人员，最终也未能幸免。
2001年11月17日，山西大同市南郊区大泉湾煤矿第一水平发生局部瓦斯爆炸事故，第二水平14人被困井下，具备生存条件(当时曾向地面电话求救)，但因巷道坍塌、火势严重，救援人员不能进入灾区，未能及时实现反风、供风，致使被困人员全部遇难。
2003年4月16日，湖南娄底涟源市七一煤矿发生突水事故，水、泥石封堵了安全出口，17名矿工被困井下。事故发生后矿方立即组织抢救，井下清理巷道淤泥、新掘绕巷、井下探水钻机透孔等3个方案同时实施。但由于清淤、掘巷速度慢，钻进设备落后，直到事故后第6天，通过实施掘绕巷方案才掘透通往灾区巷道，但发现被困人员已窒息死亡。
2003年，煤矿企业发生3人以上的顶板、透水事故共计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