摘要：前一段时间发生在广西南丹、山东等地的特大恶性突水事故无疑给矿山企业敲响了警钟。因此，华锡集团铜坑矿把施工超前探水孔列为生产、探矿、开拓首要工作之一。超前探水法是一种预防矿坑突然涌水的方法或措施。 

      因此，增强做好防治水工作的责任感和紧迫感，促进矿山企业安全生产是铜坑矿预防透水事故的重要前提。
关键词：突水事故；超前探水；安全生产；
1 矿区水文地质简介

      锌多金属矿区大部处于鱼泉洞水文地质单元南部，少部处于大厂水文地质单元北端。该区大部分位于鱼泉洞水文地质单元，地形标高710～954米，由泥盆系泥灰岩、扁豆状灰岩、条带状灰岩、砂岩、硅质岩等组成，钻孔单位涌水量0.0010～0.5167升/秒•米，渗透系数0.0001～0.5167米/日。出露泉水5个，泉水流量0.1～1.0升/秒，平均流量0.8升/秒，水质类型为SO4•HCO3—Ca型或SO4—Ca型。接受大气降雨直接补给，以下降泉形式出露地表排泄。 
      综上所述，泥盆系上统同车江组裂隙含水层（D33）、五指山组裂隙含水层（D32）、榴江组裂隙含水层（D31），层厚，分布广，富水性弱，为矿床主要充水含水层。矿床水文地质条件简单。因此，矿区水文地质勘探类型为第二类第一型，矿床属于顶板间接充水、水文地质条件简单的裂隙充水矿床。

2 透水发生因素分析

      一般的矿山企业透水事故大都是由“五因素”构成：即存在水体，措施不到位，作业人员的素质、经验和责任欠缺，避险不当，抢险失效。针对铜坑矿这一大型矿山企业而言，突然涌水水源主要来自于老窿积水、民窿采空区积水、容洞水、地表水等。导致发生透水的诱因是当井下施工人员接近或进入预测采空区、老窿区域时，或掘进工作面出现异常水文地质现象或突水征兆时、井巷掘进时接近导水构造带（如破碎带、裂隙带等地质现象）等因素。因此，铜坑矿要求施工作业人员在井巷工程施工前必须先提前探水即超前探水，目的是为了预防以后井巷工作面突然发生涌水的事故发生，确保作业人员的人身安全。

3 超前探水方法及措施

3.1采用的方法 
      铜坑矿采用的是瞬变电磁法。瞬变电磁法是利用不接地回线或接地线源向地下发射一次脉冲电磁场,在一次脉冲电磁场间歇期间,利用不接地线圈或接地电极观测二次涡流场的方法。其基本工作方法是:于地面或井下设置通以一定波形电流的发射线圈,从而在其周围空间产生一次磁场,并在地下导电岩矿体中产生感应电流。断电后,感应电流由于热损耗而随时间衰减。衰减过程一般分为早、中和晚期。通过测量断电后各个时间段的二次场随时间变化规律,可得到不同深度的地电特征。低阻地质体如导水断层、民窿采空区、岩层富水区等能引起较强且衰减慢的二次涡流场,而贫水区等高阻体引起弱且衰减快的二次场。早期信号反映浅部地电特征,晚期信号反映较深地电特征。根据此方法能达到探测及判断有无含水构造的目的。

3.2 技术参数及要素

      钻孔超前探水的技术要素主要包括探水起始线、探水超前距、帮距、探水孔数量及其技术参数、探水孔孔径等几个方面。至2006年以来，锌多金属矿体开发工程管理部门严格按矿部的有关规定打5个超前探水孔（正前、顶板、底板、两边帮中间位置各一个），确保了生产掘进工作的安全进行。具体施工技术参数如图2、3所示：


图2 超前探水孔施工图


图3 超前探水孔施工图

      正前探水孔采用Φ45mm、长5m钎施工；
顶、底部及两边帮中间位置探水孔采用Φ42mm、长5m钎以正前方向成300～350夹角施工；
当掘进断面大于2.5m*2.5m时，除正方向打5m探孔外，顶、底板和两边帮也需打5m探孔，且要进行二次换杆，更换顺序依次为2.4m—3.5m—5m。

3.3采用的技术设备 
      铜坑矿目前采用的先进设备是TEM47瞬变电磁探测仪。探测地下储水构造的最佳方法是瞬变电磁法，因为瞬变电磁法在各种电法和电磁法中分辨率最高，对含水低阻体最敏感。当然，在地面也可以探测地下储水构造，但如果在井下探测则分辨率更高，更准确。因为井下的外界电磁干扰很小，观测数据质量高，探测装置离目标体近，准确度高。自从铜坑矿采用了TEM47HP井下探水系统投入井下系统使用以来，获得了成功应用，有效地避免了井下透水事故的发生。

4 探水管理要求

4.1分级管理
从2006年锌多金属矿开发工程开始掘进施工后，采用QZJ-100B钻机施工掘进面超前探水孔。要求孔深20米以上，探孔从巷道中心线开口，孔底与巷道中心线偏离小于20cm，掘进过程中利用该孔作为第一爆破自由面。对区域中的特殊地段仍需施工常规超前探水孔并严格进行A、B、C分级管理（图1）。

图1 超前探水孔分级图



4.2 探水作业安全要求

(1) 必须按设计图纸要求规范施工，并严格执行施工安全措施。
(2) 钻机启动时，注意力要集中，要求手不离按钮、眼不离钻机动作要准确，及时迅速。
(3) 在正常情况下不得随意改变钻机速度，调速时必须停电，变速箱，停止运转后再变速。
(4) 钻进仰角超过25度时，不准在套管正下方操作，以免套管滑落打伤人员。
(5) 机器运转时，禁止用手、脚基其他物件直接制动机器运转部分，禁止将工具或其他物品放在钻机，水泵电机防护罩上。
(6) 钻机不得在无人照管的情况下运转，钻机任何部位出现故障时都应立即停机检查。
(7) 所有罩子和防尘盖要保持完整和齐全，钻杆螺纹部分，各种接头应经常用刷子清扫，产涂适量黄油。
(8) 钻机搬迁时，应将甩的外露管口用丝堵、接头盖或棉纱堵好，防止灰尘进入或油液外漏。


4.3探水施工时注意事项

(1) 井下深部施工超前探水孔时若发现岩石硬度变软或沿钻杆向外流水量超过正常施工供水量等现象时，必须停止钻进施工。并不得乱移动钻杆，以免突然涌水造成伤亡事故。除派专人高度注意现场水情外，应立即向上级报告，以便采取相应的安全措施；
(2) 随时观察井下工作面超前探水孔的位置、方向、数量、孔径、每次钻进深度和探水超前距离等，还应根据实际的水头压力高低、岩石结构与硬度条件客观条件确定；
(3) 对安全系数低、松石多、断面大、岩石不稳、水头高的巷道进行施工探水时，应与矿安环科制定详细的安全措施施工方案[1]；

(4) 在探水工作面或工作面附近安设专用电话，遇有水情及时向矿生产调度室、安全环保科进行汇报；

(5) 井下探水是用钻机进行的。探水作业的好坏，不仅直接关系到探水作业人员的安全，而且影响到探放水周围地区甚至整个井下人员的安全。所以，应该按照铜坑矿有关《安全规程》的要求进行施工；

(6) 打钻时钻孔中水压、水量突然增大，以及出现冲顶钻具等异常情况时，不要移动或拔出钻杆，应马上将钻杆固定。同时还应派人监视水情和报告矿生产调度室，不得擅自放水。如果情况危急时，要立即撤出受水威胁地区的所有员工，然后采取有效的措施或方案，进行处理。

5 实施效果

      在超前探水孔方面，铜坑矿根据多年的经验，取得了一个较大的成果。铜坑矿锌多金属矿体开发工程是在井下深部掘进作业，坚持超前探水孔的施工，是防止井下水患的比较有效的方法。相对于井下其他区域而言，铜坑矿东部矿体赋存于深部区域、标高低，又属新探获的矿床，钻孔水文地质条件简单。

      2010年10月7日，铜坑矿施工人员在井下一水平工作面探矿掘进时，首先打了顶板探水约1.5米深时，TEM47瞬变电磁探测仪突然探到上方民窿积水，水流较急，喷射五米远。当时就停止作业，撤离工作面。将近20天的自流排水，水排干后，才继续爆破作业，贯通民窿，探明到上方一个长约96m，宽、高约11m民窿采场。这次打超前探水孔的有效探水措施，避免了井下透水水患，保证了施工人员的人身安全。在井下深部掘进防水患保安全方面，铜坑矿取得了成功和经验。

      目前，铜坑矿利用此技术在井下深部多个中段水平轨道大巷掘进头位置进行了10多次探测，技术、经济效果明显。
6 预防、应急措施

(1) 当井下透水事故发生后，在井下深部工作面及附近地点施工的作业人员，应在可能的情况下迅速观察和判断突水的地点、来源、涌水量、发生原因，危害程度等情况，并立即报告矿调度室或上级领导，以便采取有效的措施。同时，应利用有效的联系方式，及时向同一水平、下部水平和其他可能受威胁区域的人员发出警报通知。

⑵ 井下深部透水事故的初期，现场作业人员应在现场管理人员或主管生产人员和矿安环科的组织带领下，利用现有的人力、物力，迅速进行抢救工作，应根据水害事故的具体情况和现有条件合理选取有效的方法和措施。如果突水点周围围岩坚硬、涌水量不大，可组织力量，就地取材，加固工作面，用尽一切现有的条件快堵住出水口。在水源情况不明、涌水凶猛、顶帮松散的情况下，决不可强行封堵出水口，以免引起工作面大面积突水，造成人员伤亡，扩大事故严重系数。

⑶ 在井下深部透水迅猛、水流急速的情况下，现场施工作业人员应立即避开出水口和急水流，躲避到位置高的硐室内、拐弯巷道或其他安全地点。如情况紧急来不及转移撤离之时，可抓巷道内有牢棚梁、棚腿或其它固定物体，防止被涌水打倒和冲走。如是老采空区涌水时或所在区域的有毒有害气体浓度增高时，现场作业人员应立即佩戴好防毒器，以避免中毒窒息事故的发生，立即采取撤离方案。

7 结论

      安全是一个永恒的主题，安全生产是社会进步和人类发展的重要保证。我国的金属矿矿山数量多、分布广、在国民经济发展中占有非常重要的位置。只有结合我国的实际情况，借鉴和引进先进的技术、经验，建立先进、有效的安全管理体制，我国矿山存在的问题才能得到有效的改善和解决[2]。超前探水孔会给预防矿井的突然涌水工作提供可靠的资料，铜坑矿通过采用TEM47瞬变电磁探测仪可探明井下储水构造，具体包括可以判断在井下巷道掘进的前方是否有突水水源、突水通道的存在，并且可以探明其规模的大小，由此判断发生突水的可能性，还可以在科学试验的基础上大致预测发生突水的规模及其危害程度。据此制定超前探水孔施工方案和有效的防治水措施，将会较好的预防突然涌水事故的发生。同时，超前探水也是铜坑矿矿山防治水总方针“有疑必探，先探后掘”中的一项具体有效的措施。

参考文献

[1]周敦军；孙洪亭；王金宏；预防矿井突然涌水的超前探水措施.《矿业快报》 2002年09期
[2] 杨光 付碧峰 郑卫琳 陈晓博，对我国金属矿山安全生产现状的分析与研究 .《中小企业管理与科技》2010年4月下旬刊

  作者信息：

姓名：钟莹 单位：广西华锡集团股份有限公司铜坑矿 出生年：1984.10.16 籍贯：广西梧州

邮箱：zhong168_@163.com

所获学位：大学专科 目前主要从事的工作和研究方向：工程技术员；工程技术研究

本网通讯员：钟莹

编 辑：徐悉