煤礦井下探放水鉆探技術(shù)-2013.9

煤礦井下探放水鉆探技術(shù)報告人：田坤陜西能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院2013年9月一、煤礦井下探放水鉆探基礎(chǔ)知識1、水文地質(zhì)勘探的三大主要手段2、鉆探定義3、鉆探分類4、井下探放水鉆探基本原理5、井下探放水鉆探常用設(shè)備6、井下探放水鉆探常用工具材料二、煤礦井下探放水鉆探技術(shù)及質(zhì)量管理1、井下鉆孔基本參數(shù)2、井下探放水鉆探施工質(zhì)量管理3、井下探放水鉆探施工技術(shù)管理三、煤礦井下探放水鉆探作業(yè)效率分析四、煤礦井下探放水鉆探安全管理1、井下鉆孔止水套管的封固2、鉆孔孔口安全裝置及要求3、井下作業(yè)現(xiàn)場安全4、幾種常見的鉆孔事故及其處理方法五、巖石的性質(zhì)六、煤礦探放水目錄煤礦井下鉆探的應(yīng)用：1、《煤礦防治水規(guī)定》(國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局令第28號)第3條規(guī)定：防治水工作應(yīng)當(dāng)堅持預(yù)測預(yù)報、有疑必探、先探后掘、先治后采的原則，采取防、堵、疏、排、截的綜合治理措施。2、山東省煤礦水害事故統(tǒng)計：1949～2004年共發(fā)生水害事故96起，死亡782人。其中老空水水害事故61起，死亡655人，占事故起數(shù)的63.5％，占死亡人數(shù)的83.8％；地表水水害事故12起，死亡111人；承壓含水層水水害事故23起，死亡16人。目的煤礦井下探放水鉆探基礎(chǔ)知識一、煤礦井下探放水鉆探基礎(chǔ)知識1、綜合探測技術(shù)手段鉆探、物探、化探（水文地質(zhì)實驗）2、鉆探定義鉆探是用鉆機設(shè)備從地表向地下鉆進成孔，從而達到所要任務(wù)的工程施工工程。以鉆為手段，以探為目的。一、煤礦井下探放水鉆探基礎(chǔ)知識沖擊回轉(zhuǎn)型潛孔鉆機回轉(zhuǎn)型巖心鉆機沖擊工程鉆機

潛孔定向鉆進在定向鉆進施工中，一般為了達到鉆頭沿設(shè)計的軌跡前行，往往使用螺桿鉆具，螺桿鉆具根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸方式分為有線和無線。其鉆頭體上部連接一個液壓馬達（螺桿），高壓液體由高壓泵通過鉆桿被輸送到螺桿內(nèi)，高壓液體驅(qū)動螺桿內(nèi)的液壓馬達回轉(zhuǎn)，從而帶動孔底鉆頭回轉(zhuǎn)以克取巖石。這個螺桿鉆具從另一個角度上說也是潛孔鉆具，其鉆進方式也叫潛孔鉆進。一、煤礦井下探放水鉆探基礎(chǔ)知識3、鉆探的分類

（1）按照鉆探目的分：地質(zhì)鉆探（煤田地質(zhì)鉆探、水文地質(zhì)鉆探）水文水井鉆探工程勘察鉆探石油鉆探一、煤礦井下探放水鉆探基礎(chǔ)知識（2）按照鉆頭克取巖石的方式：回轉(zhuǎn)式?jīng)_擊式?jīng)_擊回轉(zhuǎn)式（3）按照取芯與否分：取芯鉆探無芯鉆探一、煤礦井下探放水鉆探基礎(chǔ)知識3、鉆探的分類

一、煤礦井下探放水鉆探基礎(chǔ)知識4、井下探放水鉆探基本原理

（1）地面鉆探的4大系統(tǒng)鑿巖系統(tǒng)（鉆桿、鉆頭）動力系統(tǒng)（動力機和鉆機）沖洗液循環(huán)系統(tǒng)（泥漿泵、管路、鉆桿和鉆孔）提升系統(tǒng)（鉆機、滑車、鋼絲繩、鉆機卷揚機）（2）井下鉆探的4大系統(tǒng)鑿巖系統(tǒng)（鉆桿、鉆頭）動力系統(tǒng)（動力機和鉆機）沖洗液循環(huán)系統(tǒng)（泥漿泵、管路、鉆桿和鉆孔）提升系統(tǒng)（鉆探、滑車、鋼絲繩、鉆機卷揚機）一、煤礦井下探放水鉆探基礎(chǔ)知識4、井下探放水鉆探基本原理

一、煤礦井下探放水鉆探基礎(chǔ)知識4、井下探放水鉆探基本原理

一、煤礦井下探放水鉆探基礎(chǔ)知識4、井下探放水鉆探基本原理

一、煤礦井下探放水鉆探基礎(chǔ)知識4、井下探放水鉆探基本原理

（1）煤礦井下常用的兩種鉆機

ZLJ2350(原SGZL-3B、3A)鉆機ZDY1500T（MK-5）鉆機一、煤礦井下探放水鉆探基礎(chǔ)知識5、井下探放水鉆探常用設(shè)備

一、煤礦井下探放水鉆探基礎(chǔ)知識5、井下探放水鉆探常用設(shè)備

ZLJ2350(原SGZL-3B、3A)主要技術(shù)參數(shù)1、鉆進能力鉆孔孔深300m,終孔直徑：Φ91mm鉆孔角度范圍0-360°2、孔內(nèi)鉆桿直徑Φ42、Φ50Φ53mm3、回轉(zhuǎn)器:給進力22.5KN;提升力36KN5、卷揚機行式行星齒輪式,最大提升能力2000kg鋼絲繩直徑13mm6、鉆機平移行程350mm7、、油泵型號GB-Fa25c-FL齒輪泵,額定壓力16Mpa8、動力機防爆電機型號YBK180M-4(使用電壓：380-660V),額定功率18.5KW額定轉(zhuǎn)速1470轉(zhuǎn)/分9、鉆機重量（不含動力）920kg10、外形尺寸（長×寬×高）1800×1095×1562mmZDY2300T鉆機鉆孔深度m:

300

開孔直徑mm:

Φ135、Φ155

終孔直徑mm:

Φ95

鉆桿尺寸mm:

Φ63、Φ73

鉆孔傾角(°):

0～±90

輸出轉(zhuǎn)速r/min:

65/150

輸出轉(zhuǎn)矩N?m：

2300/1000

最大給進力kN

100

最大起拔力kN

70

正常給進速度m/min

0～1.2

給進行程mm

850

工作壓力Mpa:

13（旋轉(zhuǎn)）/11（給進）

電機功率kW

37380/660V防爆型電機

外形尺寸m:

2.3×1.0×1.3

整機重量kg:

2000（不含鉆桿）一、煤礦井下探放水鉆探基礎(chǔ)知識5、井下探放水鉆探常用設(shè)備

一、煤礦井下探放水鉆探基礎(chǔ)知識5、井下探放水鉆探常用設(shè)備

3ZSB型高壓注漿泵（高壓注漿泵）NBB260/7泥漿泵（中壓注漿泵）LHN7.0型便攜式注漿泵（低壓注漿泵）注（泥）漿泵工作原理

常用的泥漿泵為往復(fù)式泵，分為活塞式或柱塞式。由動力機帶動泵的曲軸回轉(zhuǎn)﹐曲軸通過十字頭再帶動活塞或柱塞在泵缸中做往復(fù)運動。在吸入和排出閥的交替作用下﹐實現(xiàn)壓送與循環(huán)沖洗液的目的。一、煤礦井下探放水鉆探基礎(chǔ)知識5、井下探放水鉆探常用設(shè)備

一、煤礦井下探放水鉆探基礎(chǔ)知識5、井下探放水鉆探常用設(shè)備

一、煤礦井下探放水鉆探基礎(chǔ)知識5、井下探放水鉆探常用設(shè)備

注（泥）漿泵分類按照作用方式：單作用往復(fù)式泵雙作用往復(fù)式泵按泵的缸數(shù)單缸泵雙缸泵多缸泵按照泵量恒量泵和變量泵

按照注漿壓力

低壓注漿泵：＜3.0Mpa

中壓注漿泵：3.0-10.0Mpa

高壓注漿泵：10.0MPa-30Mpa超高壓注漿泵：＞30Mpa一、煤礦井下探放水鉆探基礎(chǔ)知識5、井下探放水鉆探常用設(shè)備

注漿泵的基本參數(shù)

缸套內(nèi)徑（直徑）公稱流量（理論流量）活塞行程活塞往復(fù)次數(shù)

缸徑及其厚度

公稱壓力拉桿直徑

動力機功率一、煤礦井下探放水鉆探基礎(chǔ)知識5、井下探放水鉆探常用設(shè)備

（1）鉆頭

鉆頭（bore］bit）安裝在鉆桿前端,回轉(zhuǎn)破碎煤或巖石的刀具。

★

硬質(zhì)合金鉆頭

★金剛石鉆頭

★

PDC（人造金剛石）鉆頭

★潛孔鉆頭

一、煤礦井下探放水鉆探基礎(chǔ)知識6、井下探放水鉆探常用工具材料硬質(zhì)合金鉆頭（tungsten-carbidebit）一般硬合金鉆頭鉆進巖石可鉆性為Ⅱ一Ⅶ級的地層；針狀硬質(zhì)合金鉆頭可鉆進Ⅵ一Ⅷ級巖石。

一、煤礦井下探放水鉆探基礎(chǔ)知識6、井下探放水鉆探常用工具材料一、煤礦井下探放水鉆探基礎(chǔ)知識6、井下探放水鉆探常用工具材料直鑲式鉆頭

軟至中硬地層正斜鑲鉆頭

極軟的塑性地層負(fù)斜鑲鉆頭

較硬巖層或裂隙地層、軟硬不均地層。磨銳式鉆頭

需經(jīng)修磨切削刃后再使用的鉆頭。自銳式鉆頭

研磨性大和裂隙發(fā)育的硬地層。一、煤礦井下探放水鉆探基礎(chǔ)知識6、井下探放水鉆探常用工具材料金剛石鉆頭

用天然金剛石材料做切削刃，該鉆頭屬一體式鉆頭，整個鉆頭沒有活動的零部件，結(jié)構(gòu)比較簡單，具有高強度、高耐磨和抗沖擊的能力金剛石鉆頭在軟-中硬地層中鉆進時，有速度快、進尺多、壽命長、工作平穩(wěn)、井下事故少、井身質(zhì)量好等優(yōu)點。一、煤礦井下探放水鉆探基礎(chǔ)知識6、井下探放水鉆探常用工具材料人造金剛石（PDC）鉆頭(PolycrystallineDiamondCompact)由人造金剛石和硬質(zhì)合金經(jīng)高溫高壓一次性合成而成。

①地質(zhì)勘探用復(fù)合片鉆頭適用于軟到中硬巖層，超硬鉆頭十級硬度的巖層。

②煤田鉆探采用復(fù)合片鉆頭。由于煤田的巖層相對較軟，復(fù)合片鉆頭被大量應(yīng)用，如錨桿鉆頭，三翼鉆頭，取芯鉆頭等。③石油勘探用復(fù)合片鉆頭，用在油氣田的鉆采。一、煤礦井下探放水鉆探基礎(chǔ)知識6、井下探放水鉆探常用工具材料PDC鉆頭失效原因1、地層中存在礫石2、地層硬夾層較多3、水力參數(shù)不合適4、鉆進參數(shù)（操作工藝）不合適一、煤礦井下探放水鉆探基礎(chǔ)知識6、井下探放水鉆探常用工具材料潛孔鉆頭

用于潛孔沖擊回轉(zhuǎn)鉆進。由回轉(zhuǎn)鉆機提供扭矩和轉(zhuǎn)速，由高風(fēng)壓沖擊器提供沖擊動力。主要用于在完整堅硬巖石內(nèi)的鉆進效率高，屬于沖擊回轉(zhuǎn)鉆進。一、煤礦井下探放水鉆探基礎(chǔ)知識6、井下探放水鉆探常用工具材料一、煤礦井下探放水鉆探基礎(chǔ)知識6、井下探放水鉆探常用工具材料（2）套管止水止?jié){隔離耐壓一般使用型號不低于DZ40的地質(zhì)套管。鉆孔孔徑75mm91mm110mm130mm150mm170mm匹配套管直徑73mm89mm108mm127mm146mm168mm89mm108mm127mm146mm

井下鉆孔常選鉆孔孔徑序列表

巖層中探水鉆孔超前鉆距和止水套管長度表

一、煤礦井下探放水鉆探基礎(chǔ)知識6、井下探放水鉆探常用工具材料探放老空積水的超前鉆距，最小水平鉆距不得小于30m，止水套管長度不得小于10m；

煤礦井下探放水鉆探技術(shù)及質(zhì)量管理（1）井下鉆孔的基本參數(shù)

◆鉆孔坐標(biāo)

◆鉆孔方位角、傾角

◆鉆孔孔徑、孔深

◆止水（止?jié){）套管長度、封固要求、耐壓值

◆開孔層位和終孔層位

◆鉆孔揭露的巖層名稱及換層深度。

◆鉆孔涌水量、涌水深度、涌水層位和水壓。

◆鉆孔孔徑變化深度、層位。

二、井下探放水鉆探技術(shù)和質(zhì)量管理1、井下鉆孔的基本參數(shù)

(1)鉆孔坐標(biāo)鉆孔坐標(biāo)：X=Y=Z=鉆孔坐標(biāo)包括鉆孔的開孔和終孔坐標(biāo)，反映了鉆孔開始位置以及終止位置。通過鉆孔坐標(biāo)可以分析一個鉆孔的基本參數(shù)。其中X表示經(jīng)線，Y表示緯線。Z表示海拔標(biāo)高?？滋栁恢肵YZ1-3開孔位置3933108.22339404350.797-724.50終孔位置3933041.2333940444.62-690.302-1開孔位置3933109.84539404226.46-726.00終孔位置3933148.26539404137.477-755.90鉆孔坐標(biāo)測量方法測量的部分鉆孔開孔和終孔坐標(biāo)二、井下探放水鉆探技術(shù)和質(zhì)量管理1、井下鉆孔的基本參數(shù)

(2)鉆孔方位角、傾角

以大地坐標(biāo)為依據(jù)，以北為起點，沿順時針方向轉(zhuǎn)動得到的夾角。就是鉆孔線與正北0°之間的夾角。鉆孔傾角是鉆孔線與水平線的夾角。孔號方位傾角備注鉆孔137°45°仰角孔鉆孔2315°31°仰角孔鉆孔3107°-47°俯角孔鉆孔方位、傾角統(tǒng)計表二、井下探放水鉆探技術(shù)和質(zhì)量管理1、井下鉆孔的基本參數(shù)

(3)鉆孔孔徑、孔深鉆孔孔徑：鉆孔裸孔段的內(nèi)徑。鉆孔孔徑由施工目的、鉆孔性質(zhì)和安全性要求。（地質(zhì)勘探鉆孔91mm。井下探放水鉆孔一般不得大于75mm)?？咨睿恒@孔施工目的、鉆孔開孔位置和終孔位置決定的。

鉆孔孔徑75mm91mm110mm130mm150mm170mm匹配套管直徑73mm89mm108mm127mm146mm168mm89mm108mm127mm146mm井下鉆孔常選鉆孔孔徑序列表二、井下探放水鉆探技術(shù)和質(zhì)量管理1、井下鉆孔的基本參數(shù)

(4)開孔層位和終孔層位是指開孔地層和終孔地層名稱(5)鉆孔揭露的巖層名稱及換層深度。

鉆孔鉆進過程中所揭露的構(gòu)造所處地層和深度位置。(6)鉆孔涌水后要準(zhǔn)確測量涌水量、涌水深度、涌水層位和水壓。(7)鉆孔孔徑變化深度、層位。二、井下探放水鉆探技術(shù)和質(zhì)量管理1、井下鉆孔的基本參數(shù)

地質(zhì)鉆探的六大工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

◆巖礦心采取率及其整理

◆鉆孔彎曲度及測量間距

◆孔深誤差的測量及校正

◆簡易水文地質(zhì)觀測

◆鉆孔封閉與檢驗

◆原始報表填寫按照上述指標(biāo)，驗收后鉆孔質(zhì)量分為特級孔、甲級孔、乙級孔和廢孔。

二、井下探放水鉆探技術(shù)和質(zhì)量管理2、井下探放水鉆探質(zhì)量管理（1）巖礦心采取率及其整理按照鉆探規(guī)程要求，全孔平均采取率一般不得小于65%。在完整巖層段，采取率不得小于75%；斷層破碎帶巖心采取率一般不低于50%，并根據(jù)鉆孔目的要求掌握。巖礦心采區(qū)方法：干鉆采取法卡料卡取法卡簧卡取法對煤的采取一般采用單動雙管，以保證煤樣的品位。二、井下探放水鉆探技術(shù)和質(zhì)量管理2、井下探放水鉆探質(zhì)量管理巖礦心被取出鉆孔后按照鉆孔深度的上下關(guān)系用清水洗凈后依次排列，不得顛倒。

二、井下探放水鉆探技術(shù)和質(zhì)量管理2、井下探放水鉆探質(zhì)量管理（2）原始記錄及原始報表

鉆探原始班報表簡易水文觀測記錄孔深測量及校正記錄現(xiàn)場地質(zhì)資料編錄鉆孔固管及鉆孔封閉報告鉆孔終孔驗收單

二、井下探放水鉆探技術(shù)和質(zhì)量管理2、井下探放水鉆探質(zhì)量管理（3）孔深誤差及校正

孔深誤差直接影響到鉆孔的真實深度和各種鉆孔資料的真實準(zhǔn)確性。一般通過丈量鉆具來進行校正。

正常鉆進50-100m時，標(biāo)志層和終孔后重要層位（涌漏水、斷層破碎帶）測斜、下套管、變徑前二、井下探放水鉆探技術(shù)和質(zhì)量管理2、井下探放水鉆探質(zhì)量管理（4）簡易水文觀測

揭露涌水點的深度、層位鉆孔涌水量、水壓及其變化水質(zhì)及其變化鉆孔涌水后其它觀測點水量水壓變化情況放水和注水試驗情況（注水量、注水壓力等）水文地質(zhì)實驗中的動態(tài)觀測數(shù)據(jù)二、井下探放水鉆探技術(shù)和質(zhì)量管理2、井下探放水鉆探質(zhì)量管理（5）鉆孔封閉與檢驗

目的：隔離含水層與煤層之間通過鉆孔的聯(lián)系；防止礦井通過鉆孔涌突水。一般使用水泥漿或者水泥砂漿封閉。按照地層產(chǎn)狀分段封閉每次封閉后都要在封閉段上部取水泥樣，并檢驗封閉深度及封閉質(zhì)量，記錄歸檔保存。除長期水文觀測孔和取水孔外，一般都要封閉。

二、井下探放水鉆探技術(shù)和質(zhì)量管理2、井下探放水鉆探質(zhì)量管理（6）鉆孔彎曲及其測量

地面鉆孔對鉆孔的彎曲及其測量都有一定的規(guī)定井下鉆孔受到環(huán)境的影響，很難做到，但要通過控制鉆探參數(shù)來保持。目前出現(xiàn)隨鉆測量技術(shù)。

二、井下探放水鉆探技術(shù)和質(zhì)量管理2、井下探放水鉆探質(zhì)量管理（1）井下探放水鉆探施工組織設(shè)計應(yīng)包含的內(nèi)容

目的和任務(wù)鉆孔設(shè)計鉆探設(shè)備及工具鉆探作業(yè)流程鉆探技術(shù)要求鉆探安全措施竣工后對鉆孔的管理避災(zāi)路線

二、井下探放水鉆探技術(shù)和質(zhì)量管理3、井下探放水鉆探施工技術(shù)管理（2）井下探放水鉆探施工組織設(shè)計的一般要求必要的圖表:

鉆孔布置平、剖面圖地質(zhì)預(yù)想剖面圖鉆孔參數(shù)統(tǒng)計表避災(zāi)路線圖現(xiàn)場供電線路圖要符合規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)要求，并結(jié)合現(xiàn)場環(huán)境和工程的特殊要求。

二、井下探放水鉆探技術(shù)和質(zhì)量管理3、井下探放水鉆探施工技術(shù)管理二、井下探放水鉆探技術(shù)和質(zhì)量管理3、井下探放水鉆探施工技術(shù)管理（3）技術(shù)成果資料質(zhì)量管理中的現(xiàn)場文字搜集及整理資料單孔施工成果工程技術(shù)總結(jié)報告上級審批及驗收報告其它資料

煤礦井下探放水鉆探作業(yè)效率分析鉆探時間是指鉆探設(shè)備進場到撤場期間的時間。也稱鉆探作業(yè)臺時。其中包括非鉆探作業(yè)臺時和鉆探作業(yè)臺時。鉆探作業(yè)臺時純鉆進時間輔助時間設(shè)備事故時間非鉆探作業(yè)臺時孔內(nèi)事故時間鉆具連接整理時間上下鉆具時間設(shè)備維護、泥漿配置等與鉆進直接相關(guān)的工作時間鉆探作業(yè)總臺時三、井下探放水鉆探作業(yè)效率分析鉆探作業(yè)總臺時：開工到竣工的所有時間；非鉆探作業(yè)臺時：因非施工原因造成的停工時間；鉆探作業(yè)臺時：非鉆探作業(yè)臺時外的所有時間；純鉆進時間：鉆頭在孔內(nèi)克取巖石的時間；設(shè)備事故時間：因鉆機、注漿泵、供電等設(shè)備檢修造成的停工時間；孔內(nèi)事故時間：因處理鉆孔事故造成的無鉆探進尺時間；輔助時間：扣除純鉆進時間、設(shè)備事故時間和孔內(nèi)事故時間后的處于鉆探作業(yè)臺時內(nèi)的時間。三、井下探放水鉆探作業(yè)效率分析鉆探作業(yè)臺時純鉆進時間非鉆探作業(yè)臺時輔助時間設(shè)備事故時間孔內(nèi)事故時間三、井下探放水鉆探作業(yè)效率分析煤礦井下探放水鉆探安全管理四、煤礦井下探放水鉆探安全管理1、井下鉆孔止水套管的封固套管連接及封固質(zhì)量要求◆止水套管盡量選在完整堅硬巖石內(nèi)?！籼坠芙z扣連接處要纏面紗，涂抹絲扣油?！舴夤毯髵呖咨疃纫鎏坠艿卓?.5m?！籼坠苣蛪盒栽囼灡仨毐ＷC達到要求壓力時，孔壁和周圍巖壁不漏水，無膨出現(xiàn)象。◆耐壓試驗合格后要及時安裝孔口防水高壓閥門和安全裝置（防噴、反壓）。幾種井下鉆孔套管封固方法四、煤礦井下探放水鉆探安全管理1、井下鉆孔止水套管的封固（1）在預(yù)計水壓大于0.1MPa的地點探水時，預(yù)先固結(jié)套管。套管口安裝閘閥，套管深度在探放水設(shè)計中規(guī)定。（2）止水套管封閉后，都要進行耐壓試驗，要求耐套管封固后的耐壓值不得小于承壓含水層水壓的1.5倍。

四、煤礦井下探放水鉆探安全管理1、井下鉆孔止水套管的封固（1）鉆孔內(nèi)水壓大于1.5MPa時，采用反壓和有防噴裝置的方法鉆進，并制定防止孔口管和煤（巖）壁突然鼓出的措施。（2）使用的防水閘門的耐壓值要求一般與止水套管耐壓要求一致。

四、煤礦井下探放水鉆探安全管理2、鉆孔孔口安全裝置及要求（1）鉆場不應(yīng)放在斷層破碎帶、松軟巖層內(nèi)；（2）設(shè)備進場前，應(yīng)具備場地平整、通風(fēng)、通水、通電條件；（3）鉆場頂板及兩幫的支護應(yīng)安全可靠（4）鉆場周圍應(yīng)具備排、泄水條件（5）獨頭巷道探水時，應(yīng)有安全躲避硐室及臨時排水系統(tǒng)（6）鉆場應(yīng)設(shè)照明和專用電話。四、煤礦井下探放水鉆探安全管理3、井下作業(yè)現(xiàn)場安全要求四、煤礦井下探放水鉆探安全管理4、幾種常見的鉆孔事故及其處理方法井下探放水鉆探常見的鉆孔事故

埋鉆卡鉆燒鉆鉆桿事故（脫落、折斷）鉆孔偏斜套管事故（斷裂、銹蝕、封閉不良）四、煤礦井下探放水鉆探安全管理4、幾種常見的鉆孔事故及其處理方法四、煤礦井下探放水鉆探安全管理4、幾種常見的鉆孔事故及其處理方法

巖石性質(zhì)是指巖石的物理力學(xué)性質(zhì)，在鉆探工藝中，主要是研究與破碎巖石有關(guān)的因素，從而掌握其破碎的規(guī)律性，以便創(chuàng)造更有利的破碎條件，更好地選擇鉆進方法、鉆進規(guī)程和切削具、研磨材料及鉆探設(shè)備類型等。與鉆探有關(guān)的巖石性質(zhì)主要有巖石的強度、硬度、研磨性和可鉆性。五、巖石的性質(zhì)強度

巖石的強度是指巖石在各種外力(拉伸、壓縮、彎曲或剪切等)作用下，抵抗破碎的能力。常用的強度單位為MPa。堅固巖石和塑性巖石(如粘土)的強度，主要取決于巖石的內(nèi)連結(jié)力和內(nèi)摩擦力。松散性巖石的強度主要取決于內(nèi)摩擦力。五、巖石的性質(zhì)①影響巖石強度的自然因素

◆巖石的礦物成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造◆巖石的機械強度，在很大程度上取決于組成巖石的礦物成分?！籼妓猁}類巖石主要由方解石、白云石組成?！粲傻V物顆粒膠結(jié)成的巖石，其強度決定于膠結(jié)礦物的成分?！粼谙嗤V物結(jié)構(gòu)下，組成巖石的礦物顆粒直徑的尺寸對巖石的強度也有很大影響?！魩r石的孔隙度對巖石的強度也有巨大影響?！魩r石的層理對強度的影響具有明顯的方向性。◆裂隙性也是巖石重要物理性質(zhì)，也對巖石強度有重要影響。

五、巖石的性質(zhì)②技術(shù)因素方面

影響巖石強度的技術(shù)因素，最明顯的是巖石產(chǎn)生變形的形式。主要包括抗壓、抗剪、抗折和抗拉等變形。巖石的抗壓強度最大，而抗剪、抗彎和抗拉強度依次減小，抗拉強度僅為抗壓強度的10％以下。其表現(xiàn)形式是：抗壓>抗剪>抗彎>抗拉五、巖石的性質(zhì)

典型巖石的強度五、巖石的性質(zhì)巖石硬度

巖石的硬度是指巖石抵抗其它物體壓入的阻力。巖石的硬度在本質(zhì)上與強度，特別是抗壓強度有著密切的關(guān)系；物體的硬度是其單向抗壓強度的七倍。但實驗證明，巖石的抗壓入硬度與其單向抗壓強度之比在5～20之間。一般地質(zhì)上把礦物的硬度分為10級，即莫氏硬度。

五、巖石的性質(zhì)五、巖石的性質(zhì)普氏系數(shù)普氏系數(shù)是指巖石的堅固性系數(shù)，巖石的堅固性區(qū)別于巖石的強度，強度值必定與某種變形方式（單軸壓縮、拉伸、剪切）相聯(lián)系，而堅固性反映的是巖石在幾種變形方式的組合作用下抵抗破壞的能力。巖石堅固性系數(shù)f表征的是巖石抵抗破碎的相對值。因為巖石的抗壓能力最強，故把巖石單軸抗壓強度極限的1/10作為巖石的堅固性系數(shù)。五、巖石的性質(zhì)巖土的可鉆性及其分級巖石的可鉆性是鉆進時巖石抵抗破碎的能力。巖石的可鉆性是巖石在鉆進過程中顯示出來的綜合性指標(biāo)。其影響因素主要的是巖石的物理力學(xué)性質(zhì)、鉆進方法和鉆進技術(shù)參數(shù)等。五、巖石的性質(zhì)五、巖石的性質(zhì)

金剛石鉆進巖石可鉆性級別分級表五、巖石的性質(zhì)現(xiàn)場刻劃法

大拇指甲：刻劃1～3級的巖石礦物；

鐵刀：刻劃3～4級的巖石礦物；

普通鋼刀：刻劃4～5級的巖石礦物；銼刀：刻劃5～6級的巖石礦物；

合金刀：刻劃7～8級的巖石礦物。五、巖石的性質(zhì)煤礦探放水采掘工作面遇有下列情況之一的，應(yīng)當(dāng)進行探放水

1、接近水淹或者可能積水的井巷、老空或者相鄰煤礦；

2、接近含水層、導(dǎo)水?dāng)鄬?、暗河、溶洞和?dǎo)水陷落柱；

3、打開防隔水煤（巖）柱進行放水前；

4、接近可能與河流、湖泊、水庫、蓄水池、水井等相通的斷層破碎帶；

5、接近有出水可能的鉆孔；

6、接近水文地質(zhì)條件復(fù)雜的區(qū)域；

7、采掘破壞影響范圍內(nèi)有承壓含水層或者含水構(gòu)造、煤層與含水層間的防隔水煤（巖）柱厚度不清楚可能發(fā)生突水；

8、接近有積水的灌漿區(qū)；

9、接近其他可能突水的地區(qū)。

六、煤礦探放水超前探放水的原則：有疑必探、先探后掘。

探水起點的確定（三線）積水線探水線警戒線

小窯老空“三線”示意圖

探水警戒線應(yīng)根據(jù)探放水對象的位置、范圍、水文地質(zhì)條件和資料可靠程度等因素決定。六、煤礦探放水1）探水線設(shè)計

煤礦井下存在各種積水區(qū)時，必須在采掘工程平面圖上標(biāo)出積水范圍、外緣標(biāo)高，積水量，同時標(biāo)出探水線位置，并符合以下規(guī)定：①探水線應(yīng)根據(jù)積水區(qū)的位置、范圍、水文地質(zhì)條件及其資料的可靠程度，以及采空區(qū)，巷道受礦山壓力的破壞情況等因素規(guī)定②對本礦開采所造成的老空、老巷、水窩等積水區(qū)，其邊界位置準(zhǔn)確，水壓不超過1MPa，探水線至積水區(qū)的最小距離：在煤層中不得少于30m，在巖層中不得少于20m。③對本礦井的積水區(qū)，雖有圖紙資料，但不能確定積水邊界時，探水線至推斷的積水邊界的最小距離不得少于60m。六、煤礦探放水④對有圖紙資料可查的老窯，探水線至老窯邊界的最小距離不得少于60m。對沒有圖紙資料可查的老窯，可根據(jù)本礦井已了解到的小窯開采最低水平，作為預(yù)測的可疑區(qū)，必要時可先進行物探控制可疑區(qū)，再由可疑區(qū)向外推100m作為探水線。⑤對已知的斷層、陷落柱的探水線，由斷層、陷落柱所留設(shè)的防水煤柱線至少向外推20m作為探水線。⑥石門揭露含水層的探水線，探水線至含水層的水平最小距離不得小于20m。垂直距離應(yīng)根據(jù)水壓和隔水層的巖性等資料綜合分析確定其最小距離。⑦一般在探水線外推50-150m作為警戒線。巷道掘進進入該線后，要警惕，發(fā)現(xiàn)有突水征兆時及時探水。六、煤礦探放水2)探放水鉆孔的布置原則和布置方式①探放水鉆孔的布置原則

探放水鉆孔的布置應(yīng)以不漏掉“老空”、保證生產(chǎn)安全和探水工作量最小為原則。超前距：探水鉆孔的終孔位置應(yīng)始終保持超前工作面一段距離，這段距離稱“超前距”。允許掘進距離：探水后，證實無水害的威脅，可以安全掘進的長度。幫距：使巷道兩幫與可能存在的老空積水間保持一定的安全距離，該安全距離，即稱為幫距。鉆孔密度（孔間距）：允許掘進距離終點橫剖面線上，探水鉆孔之間距。為防止漏掉老空巷道，一般不得超過3m。

六、煤礦探放水

探放水鉆孔的超前距、幫距和允許掘進距離示意圖六、煤礦探放水

探水鉆孔布置方式②探水鉆孔布置方式一般傾斜煤層平巷和上山巷道探水鉆孔的布置方式、數(shù)量和夾角大小

六、煤礦探放水

探水鉆孔布置方式六、煤礦探放水在水壓高、水量大或煤層松軟、節(jié)理發(fā)育的情況下，于煤層中打鉆不安全，應(yīng)采用隔離式探水。隔離式探水有三種類型，其使用條件及鉆孔布置見表所示。

隔離式探水鉆孔布置方式及使用條件探放水應(yīng)采用深孔、中深孔和淺孔相結(jié)合的方式深孔、中深孔和淺孔相結(jié)合探放水示意圖1-深孔；2-中深孔；3-淺孔A1、A2-第一、第二次超前距；B1-幫距；C1、C2-第一、第二次孔間距；D1、D2-第一、第二次允許掘進距離。

六、煤礦探放水3）對探放水鉆孔的要求：①

探放老空積水的超前鉆距，根據(jù)水壓、煤（巖）層厚度和強度及安全措施等情況確定，但最小水平鉆距不得小于30m，止水套管長度不得小于10m；

②沿巖層探放含水層、斷層和陷落柱等含水體時，按下表確定探水鉆孔超前距離和止水套管長度。

水壓MPa鉆孔超前距（m）止水套管（m）＜11-22-3＞3〉10〉15〉20〉25〉5〉10〉15〉20