近年來，隨著礦山開采不斷向縱深發(fā)展，安全供應(yīng)事故發(fā)生的趨勢盡管有所減弱，但重大事故時有發(fā)生。瓦斯爆炸、老窯透水、底板突水、頂板冒落等仍然是煤礦供應(yīng)的主要災(zāi)害。當(dāng)事故災(zāi)害發(fā)生后，救援人員無法靠近實(shí)施救援時，鉆孔救援成為救援工作的首要選擇，通過地面鉆孔與井下被困人員取得通信聯(lián)系；為井下輸送氧氣、食物、藥品等救援物資；通過大孔徑提升救生以及通過地面鉆孔給災(zāi)區(qū)灌注水和黃土泥漿進(jìn)行滅火等?；谝陨蟽?yōu)勢，鉆孔救援在礦山應(yīng)急救援中占有舉足輕重的位置。

鉆孔救援國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

1）國外鉆孔救援發(fā)展現(xiàn)狀

2002年7月24日，美國賓夕法尼亞州QUECREEK煤礦發(fā)生透水事故，井下9人被堵在采掘工作面，距離地面300米，當(dāng)局應(yīng)用快速鉆機(jī)從地面進(jìn)行救援，首先采用外徑152mm的鉆頭48小時完成一口探孔施工，用小鉆孔給被困人員供養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)與被困人員通訊聯(lián)系，之后采用外徑660mm的鉆頭施工救生孔，采用下放提升艙的方式經(jīng)過9晝夜的奮斗成功將9人全部救出地面。

2003年1月16日澳大利亞西部霍爾斯克里克一煤礦發(fā)生冒頂事故，并伴有含水地層涌水事故，有兩名礦工被困井下，當(dāng)局使用快速鉆具在26小時內(nèi)鉆進(jìn)287m，準(zhǔn)確透巷并與2名被困人員取得聯(lián)系，最后實(shí)施擴(kuò)孔，下放救生艙將2名人員成功解救。

2010年8月5日，智利北部阿塔卡馬沙漠中一處名為圣何塞的銅礦發(fā)生塌方事故，導(dǎo)致在井下作業(yè)的32名智利籍礦工和一名玻利維亞籍礦工被困與700深的井下。第一階段直徑108mm 的鉆孔打通被困礦工所在的巷道，利用石油勘探鉆孔測孔窺視儀等物探設(shè)備與井下建立了視頻通訊聯(lián)系, 投送食物、藥品和生活物資，二階段采用大直徑鉆孔實(shí)施營救措施，利用第一階段已形成的108mm 鉆孔擴(kuò)大孔徑至308mm, 再次擴(kuò)至660mm，10月9日, 鉆孔打通后為處理地質(zhì)破碎帶采用了套管護(hù)壁措施,下放救生艙最終的通過救援鉆孔將被困人員就出。

智利圣何塞銅礦鉆孔成功救援案例是礦山應(yīng)急救援史上被困人員生存獲救的新紀(jì)錄，標(biāo)志著國際礦山救援能力的新水平，也可以說鉆孔救援將成為礦山事故應(yīng)急救援技術(shù)發(fā)展的新途徑。也使鉆孔救援技術(shù)引起了社會的廣泛關(guān)注，成為當(dāng)今應(yīng)急救援發(fā)展的一個熱點(diǎn)。但其作為一項(xiàng)救援的技術(shù)措施尚處于探索起步階段。

2）國內(nèi)鉆孔救援發(fā)展現(xiàn)狀

我國在2010年神華駱駝山煤礦“3?1”透水事故、華晉焦煤公司王家?guī)X煤礦“3?28”透水事故中，分別采用了地面鉆孔探測和井下鉆孔排水措施，取得了一定效果。但在目前，我國的礦山災(zāi)害鉆孔救援還僅處在小孔徑救援方面，能夠滿足救援時的輸送營養(yǎng)液、通風(fēng)、排水、輸送通訊工具方面，滿足大孔徑人員救援的前提條件，但作為大孔徑提升艙救援，國內(nèi)還沒有成功案例，僅在個別煤礦做過避難硐室大孔徑人員提升演練。但是大孔徑要成為礦山應(yīng)經(jīng)救援技術(shù)還未成熟，還有很長的路要走。

國內(nèi)鉆孔救援技術(shù)發(fā)展

國內(nèi)救援單位通過引進(jìn)先進(jìn)救援裝備和探索救援鉆進(jìn)技術(shù)，通過近十幾年的發(fā)展，在小孔經(jīng)鉆孔救援技術(shù)方面有一定的進(jìn)展，在關(guān)鍵技術(shù)方面有一定的突破。

1）  空氣潛孔垂/泡沫快速鉆進(jìn)技術(shù)

    在地質(zhì)條件穩(wěn)定、出水較少的地方開展救援鉆孔施工時，可以用潛孔錘進(jìn)行救援施工，但是在穩(wěn)定性差的復(fù)雜地層及水位較高地層實(shí)施鉆孔救援時，就需要采用潛孔錘與泡沫相結(jié)合的方式進(jìn)行救援施工。

在鉆進(jìn)過程中把泡沫劑注入到壓縮空氣中，混合形成大量穩(wěn)定空氣泡沫，作為循環(huán)介質(zhì)。由于空氣泡沫上升能力強(qiáng)，因而改善了懸浮、攜帶巖屑的效果。由于空氣泡沫介質(zhì)的密度低，在鉆探供應(yīng)實(shí)踐中效率大幅提高。它不僅可支撐孔壁松散巖層，使之相對穩(wěn)定，而且在遇到地下水時，可成功進(jìn)行潛孔錘鉆進(jìn)。因此，可用于復(fù)雜地層條件下的救援鉆孔鉆進(jìn)。該項(xiàng)技術(shù)在2010年內(nèi)蒙駱駝山3·1煤礦搶險和2010年3·14王家?guī)X礦難中都得到實(shí)際應(yīng)用，并取得良好效果。

2）  PDC鉆頭與螺桿組合鉆進(jìn)技術(shù)

PDC鉆頭與螺桿配合使用是鉆井中鉆進(jìn)速度最快的方法之一，近年來螺桿鉆具的質(zhì)量不斷提高，壽命大大加長，所以和PDC鉆頭配合使用，可以充分發(fā)揮PDC鉆頭的效能。另外螺桿鉆具與PDC鉆頭配合使用進(jìn)一步提高了PDC鉆頭在井底的轉(zhuǎn)速，達(dá)到快速切削巖石的目的，提高了鉆速，而且在采用該項(xiàng)技術(shù)鉆進(jìn)的同時可以做到及時糾正井身軌跡。

3）救援鉆孔定向鉆進(jìn)技術(shù)

救援鉆孔地面井口位置確定后，即可實(shí)施鉆孔救援施工，但在鉆進(jìn)過程中，受地層等各種因素的影響，鉆孔軌跡會發(fā)生偏斜，導(dǎo)致鉆孔最終鉆不到目標(biāo)救援位置，達(dá)不到救援目的。運(yùn)用定向技術(shù)能夠有效的解決這一問題，鉆進(jìn)中及時發(fā)現(xiàn)偏斜及時糾斜，使鉆孔始終在豎直位置上，并最終鉆達(dá)目標(biāo)救援位置。此外還有一種情況，當(dāng)?shù)孛驺@孔定位后，鉆孔點(diǎn)正好處在障礙物、建筑物等位置，此類障礙物無法移除，為避開障礙物，只能另擇鉆孔位置，并采用定向鉆進(jìn)技術(shù)造斜鉆進(jìn)至救援目標(biāo)位置。

鉆孔救援技術(shù)展望

雖然我國在鉆孔救援方面取得了一定的進(jìn)展，近年來引進(jìn)和研發(fā)了一些的高效車載式鉆機(jī)，目前正在為七支建設(shè)中的國家礦山應(yīng)急救援隊(duì)配備最先進(jìn)的大型鉆機(jī)等救援裝備，但把鉆孔技術(shù)發(fā)展成為礦山救援搶險的一)有效的救援手段，還應(yīng)加強(qiáng)一下方面的發(fā)展。

1）  完善礦山災(zāi)害救援預(yù)案

完善的礦山災(zāi)害救援預(yù)案可以有效的維護(hù)社會的穩(wěn)定與和諧，規(guī)范應(yīng)急救援管理，及時有效地組織實(shí)施應(yīng)急救援工作，最大程度地減少人員傷亡、財產(chǎn)損失，維護(hù)人民群眾的生命安全和社會穩(wěn)定。

2）不斷探索鉆井新技術(shù)、提高鉆井速度

目前的鉆井技術(shù)已經(jīng)有一定的發(fā)展，但還應(yīng)該不斷探索鉆井新技術(shù)，以應(yīng)對復(fù)雜的鉆井情況和地質(zhì)情況，提高救援效率，如氣舉反循環(huán)技術(shù)、潛孔垂反循環(huán)技術(shù)、復(fù)雜底層條件的快速鉆進(jìn)技術(shù)等。

3）加強(qiáng)礦山災(zāi)害救援理論知識培訓(xùn)

礦山搶險救援隊(duì)伍除了具備必要的救援鉆探技術(shù)，還應(yīng)該掌握煤礦災(zāi)害理論知識，如災(zāi)害類型、災(zāi)害發(fā)生原理等。因?yàn)槿绻诰仍^程中根據(jù)不同災(zāi)害類型，救援措施采取不當(dāng)不僅達(dá)不到目的，還會危及被困人員生命，甚至引發(fā)次生事故。

另外除了礦山災(zāi)害類型培訓(xùn)之外，還要定期對鉆孔救援技術(shù)、鉆孔救援裝備進(jìn)行培訓(xùn)，并做定期演練。

4）大孔徑救援技術(shù)

當(dāng)事故災(zāi)害發(fā)生后，救援人員無法靠近實(shí)施救援時，鉆孔救援成為救援工作的首要選擇，特別是在井下無法實(shí)施救援時，通過地面大孔徑鉆探實(shí)施救援就成為救助井下被困人員最有效的手段，因此大孔徑鉆孔救援在礦山應(yīng)急救援中占有舉足輕重的位置。

本文作者：

王越   孫紅波

北京大地高科煤層氣科學(xué)技術(shù)研究院  北京100161

潛孔鉆頭米數(shù)多 電話0731-22318133