[实用新型]一种矿山超前探水孔口防突防喷联合控水装置

说明书

本实用新型公开了一种矿山超前探水孔口防突防喷联合控水装置，包括预埋的孔口管和钻具，其特征是所述孔口管的上沿设有注浆管头，所述注浆管头上设有高压球阀一，所述孔口管的上部通过法兰依次串联高压闸阀、分流泄压导管、防突防喷器和钻具卡瓦；所述分流泄压导管的两侧分别设有管头，所述管头上设有高压球阀二；所述钻具卡瓦为双爪式结构，双爪呈中心对称。本实用新型的防突防喷联合控水装置，一旦钻孔揭露涌水，无论水压高低、流量大小均可在不取出孔内钻具的情况下而实现100%控水，有效增大了突水应急处理时间，缓解排水系统压力，确保人员作业安全，避免因突水造成的财产损失或其他严重后果。

技术领域

本实用新型涉及矿山开采超前探水领域，尤其涉及一种矿山超前探水孔口防突防喷联合控水装置。

背景技术

在矿山地质灾害中，地下水的危害占据了相当大的比重，它的危害性在矿井建设阶段表现得十分突出，严重影响工程建设进度、增加工程投入、加大施工成本乃至带来生命财产的重大损失。随着采矿业的发展，我国乃至全球大部分浅部矿床资源已日趋枯竭。矿山开采由浅入深成必然趋势，随着深度的不断增加，矿山水文地质条件就会越来越复杂，含水层静水压力逐渐增大。在生产过程中面对高压含水层，特别是竖井井筒凿井期间，即便是小流量涌水都会对施工进度和成本有很大影响，甚至会造成淹井。相对而言巷道掘进时抵抗出水风险的能力要高于竖井，但当揭露涌水量超过排水系统最大能力，同样也会造成严重后果，甚至会导致矿山停产。

当前针对地下水危害的问题，多数情况下会采取超前探水的预防措施。一般探水流程为待掘作业面即将进入含水层或已进入含水层时停止掘进→在作业面施工一定数量的超前探水孔→钻孔揭露涌水进行注浆作业→根据实际施工情况确定下一步具体方案→超前探水工作结束后作业面恢复掘进→掘进至预留岩帽位置开展下一段超前探水，以此循环直至穿过含水层进入相对隔水层。

在工作面施工超前探水钻孔时，控水措施一般会选用两种方式，方式一：预先埋设孔口管并在孔口管端部加装高压闸阀；方式二不预先埋设孔口管待出水后孔内下放安装堵水器。相比而言方式一可视为主动式控水，即无论钻孔会不会揭露涌水都预埋孔口管，一旦施工中钻孔揭露涌水，取出孔内钻具，关闭孔口闸阀实现控水；方式二可视为被动式控水，即钻孔揭露涌水，取出孔内钻具，孔内适当位置安装堵水器实现控水。上述两种控水方式针对低压小流量涌水均可实现控水目的，但上述方法皆有其缺陷。方式二一旦孔内水量过大、水压过高或者孔内无完整围岩时，很难实现控制涌水。方式一须将孔内钻具全部取出时才能关闭孔口闸阀进行控水，而且能否快速取出钻具取决因素较多，如孔内水量、水压、排水系统能力、应急时间等，一旦出现高压大流量涌水，特别是涌水量超过排水系统最大能力时，没有足够时间取出钻具而实现控水，极可能会造成严重的财产损失和人员伤亡，施工安全风险较大。

当前针对超前探水所面临的问题，也提出了各种解决方案。比如公开号为CN101749023A一种海底隧道的超前探水方法。其包括在两条主隧道之间的位置开设一条与上述主隧道相平行的服务隧道，以作为主隧道的超前平行导坑；爆破前在主隧道和服务隧道每一循环的掌子面上利用凿岩台车同时进行钻孔而形成探水孔，每个掌子面至少包括一个探水孔；若探水孔中没有出现渗水，继续前挖；若出现渗水，立即向裂隙中进行注浆以堵住渗漏水，然后再组织爆破等步骤。本实用新型提供的海底隧道的超前探水方法是根据海底隧道过断层破碎带施工风险较大的特点而在两条主隧道之间设置一条超前平行服务隧道，利用从主隧道和服务隧道探测到的掌子面前方的地下水情况来确定后续的施工方案，这样就能够规避风险，从而可以保证海底隧道的施工安全。此方案明显成本高、工期长，不适合超深矿井的应用。