本發(fā)明涉及煤礦開采，特別是涉及一種采空區(qū)下近距離掘進探放水裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、采空區(qū)底板下掘進施工是一項復雜且風險較高的工程活動，采空區(qū)往往存在積水，掘進施工可能擾動原有的水文地質(zhì)平衡，導致積水突然涌出，形成突水事故，且采空區(qū)積水可能形成較高的水壓，對巷道支護和掘進設(shè)備構(gòu)成威脅，因此，在采空區(qū)底板下進行掘進施工時，進行探放水是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。

2、目前采空區(qū)底板下掘進施工，施工巷道與采空區(qū)法線垂直間距在30~50米范圍內(nèi)，探查采空區(qū)積水區(qū)，采用垂直孔、單孔探查，孔口加閥門進行控水，其中，探查鉆孔采用鉆桿、鉆頭，鉆至積水地點7米前，下放50mm無縫鋼管并進行注漿加固，以防止塌孔或卡鉆，等到注漿凝固后繼續(xù)鉆至采空區(qū)積水地點。

3、現(xiàn)有的采空區(qū)底板下掘進施工，采用鉆桿、鉆頭結(jié)構(gòu)進行鉆孔操作，臨近采空區(qū)的鉆孔過程中無孔口管及注漿護壁，容易造成孔壁漏水或氣體泄漏，積水不可控，極易出現(xiàn)突水現(xiàn)象沖刷巷道，且一般采用預埋監(jiān)測束管，監(jiān)測采空區(qū)氣體和溫度，當監(jiān)測探頭位置有積水或被矸石埋壓，將無法監(jiān)測或監(jiān)測數(shù)據(jù)不準確；另外，探查積水采用垂直單孔施工，若鉆孔為積水區(qū)邊沿，易造成探查誤差增大，無法有效探查積水區(qū)，且受注漿加固質(zhì)量的影響，導致水壓測量精度差。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決上述背景技術(shù)中存在的現(xiàn)有采空區(qū)底板下掘進施工用鉆桿、鉆頭結(jié)構(gòu)，在鄰近采空區(qū)的鉆孔過程中易造成孔壁漏水或氣體泄漏，積水不可控，極易出現(xiàn)突水現(xiàn)象沖刷巷道的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種采空區(qū)下近距離掘進探放水裝置。

2、本發(fā)明技術(shù)方案如下：

3、本發(fā)明提供了一種采空區(qū)下近距離掘進探放水裝置，包括外置孔口管和鉆桿，鉆桿可拆卸連接有內(nèi)置孔口管，鉆桿和內(nèi)置孔口管整體從外置孔口管內(nèi)軸向穿過，內(nèi)置孔口管遠離鉆桿的一端端面上沿其環(huán)向固定設(shè)有若干鉆齒，外置孔口管的端部連接有防突水機構(gòu)，鉆桿置于防突水機構(gòu)內(nèi)，能夠利用內(nèi)置孔口管代替鉆頭鉆進積水區(qū)內(nèi)，同時，內(nèi)置孔口管作為內(nèi)置式護壁孔管留在采空區(qū)邊沿一定范圍內(nèi)，以防止臨近采空區(qū)受動壓影響，鉆孔內(nèi)部受破壞，起到保護鉆孔作用，避免造成孔壁漏水或氣體泄漏；防突水機構(gòu)與外置孔口管的端部連接，鉆桿置于防突水機構(gòu)內(nèi)，解決了鉆孔出水的問題，避免了工人在水中作業(yè)，杜絕了安全隱患。

4、優(yōu)選的，鉆桿通過第一連接機構(gòu)與內(nèi)置孔口管連接，第一連接機構(gòu)的端面上固定設(shè)有插裝部，內(nèi)置孔口管遠離鉆齒的一端開設(shè)有若干插槽，插裝部插入插槽內(nèi)，使得鉆桿能夠在帶動內(nèi)置孔口管繞軸轉(zhuǎn)動的同時，還是實現(xiàn)鉆桿與內(nèi)置孔口管之間的快速拆卸，方便了使用。

5、優(yōu)選的，防突水機構(gòu)包括防突水主體，防突水主體為錐形管結(jié)構(gòu)，防突水主體的大頭端與外置孔口管連接，防突水主體內(nèi)滑動設(shè)有擋水單元，擋水單元為中空的錐形結(jié)構(gòu)，擋水單元由彈性材料制成，鉆桿穿過擋水單元，防突水主體為錐形管結(jié)構(gòu)，?直徑逐漸減小，進而減小與鉆桿之間的間隙，從而起到阻水的作用，配合擋水單元的使用，實現(xiàn)雙重擋水，擋水單元可在水壓的作用下軸向移動，進而與防突水主體的內(nèi)壁緊密貼合，實現(xiàn)密封，起到防突水的作用，同時，擋水單元還能防止巖石塊隨高壓水沖入鉆桿與防突水主體的管壁之間，避免造成卡鉆或堵塞。

6、優(yōu)選的，擋水單元的內(nèi)徑大于鉆桿的直徑，避免影響鉆桿的繞軸轉(zhuǎn)動。

7、優(yōu)選的，防突水機構(gòu)通過第二連接機構(gòu)與外置孔口管連接，第二連接機構(gòu)為十字型結(jié)構(gòu)，第二連接機構(gòu)起到中轉(zhuǎn)的作用，能夠根據(jù)需求將探放水裝置與檢測設(shè)備進行連接，實現(xiàn)在線檢測。

8、優(yōu)選的，第二連接機構(gòu)包括第一連接管，第一連接管的兩端分別與外置孔口管、防突水主體可拆卸連接，第一連接管的兩側(cè)固定設(shè)有第二連接管和第三連接管，第二連接管和第三連接管均與第一連接管內(nèi)部連通，第二連接管和第三連接管上均設(shè)有閥門且均與檢測設(shè)備連接，能夠?qū)崿F(xiàn)在線檢測，無需預埋檢測結(jié)構(gòu)，檢測結(jié)果更加準確。

9、本發(fā)明提供了一種采空區(qū)下近距離掘進探放水的方法，具體如下：

10、將掘進巷道布置在距采空區(qū)底板11~13米范圍內(nèi)，不僅可以減少采空區(qū)壓力對掘進巷道的破壞，保證了巷道施工期間的安全，還能減少施工全巖石巷道，降低矸石量，節(jié)約礦井生產(chǎn)成本，減少矸石升井后對環(huán)境的污染；

11、設(shè)置兩組探測點并進行物探探測；

12、根據(jù)物探結(jié)果，確定積水區(qū)的位置，施工若干呈扇形布設(shè)的探查孔并探測。

13、優(yōu)選的，探查孔的開孔過程為：

14、首先采用第一鉆頭初次開孔至設(shè)定深度，初次開孔完成后在鉆孔內(nèi)安裝外置孔口管并注漿加固；

15、待外置孔口管與孔壁之間的注漿凝固后，采用直徑小于第一鉆頭的第二鉆頭進行二次開孔，以鉆至初次開孔的孔底；

16、采用第二鉆頭進行三次開孔，直至鉆進至采空區(qū)的巷幫位置；

17、在第二鉆頭鉆進到位后，取出第二鉆頭，將內(nèi)置孔口管與鉆桿連接并整體伸入鉆孔內(nèi)，內(nèi)置孔口管通過鉆齒鉆穿采空區(qū)的巷幫并進入積水區(qū)內(nèi)，拉動鉆桿，將內(nèi)置孔口管與第一連接機構(gòu)、鉆桿整體分離，內(nèi)置孔口管能夠替代鉆頭使用，利用端部的鉆齒進行鉆進工作，同時帶起到支撐孔壁的作用，從而在鄰近采空區(qū)范圍內(nèi)時，利用內(nèi)置孔口管取代傳統(tǒng)鉆頭進行鉆進工作，以在鉆進的過程中對孔壁進行支撐，防止臨近采空區(qū)受動壓影響，鉆孔內(nèi)部受破壞，起到保護鉆孔作用，避免造成孔壁漏水或氣體泄漏。

18、優(yōu)選的，二次開孔完成后進行耐壓試驗，若試驗結(jié)果不符合要求，進行二次注漿和耐壓試驗并直至合格，耐壓試驗合格后，進行三次開孔，以便于內(nèi)置孔口管的鉆進工作。

19、優(yōu)選的，初次開孔的加固方式為：

20、配置水泥漿，由孔口向外置孔口管與孔壁之間進行一次注漿，待無法繼續(xù)灌漿時，用水泥漿將孔口周圍灌實；

21、待水泥漿凝固后，將水泥漿經(jīng)外置孔口管注入孔底，以進行二次注漿，水泥漿再由孔底向孔壁擴散，能夠有效封閉外置孔口管與孔壁之間的空間，不僅能夠注實孔壁周圍裂隙，而且對深層次的裂隙和出水點裂隙能夠封堵，達到堵水效果，便于后續(xù)的水壓測量。

22、通過以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明的優(yōu)點在于：

23、1、利用內(nèi)置孔口管取代傳統(tǒng)鉆頭進行鉆進工作，內(nèi)置孔口管能夠利用端部的鉆齒進行鉆進工作，同時帶起到支撐孔壁的作用，能夠在鉆進的過程中對孔壁進行支撐，防止臨近采空區(qū)受動壓影響，鉆孔內(nèi)部受破壞，起到保護鉆孔作用，避免造成孔壁漏水或氣體泄漏，同時，防突水機構(gòu)與外置孔口管的端部連接，鉆桿置于防突水機構(gòu)內(nèi)，解決了鉆孔出水的問題，避免了工人在水中作業(yè)，杜絕了安全隱患。

24、2、防突水主體為錐形管結(jié)構(gòu)，?直徑逐漸減小，進而減小與鉆桿之間的間隙，從而起到阻水的作用，配合擋水單元的使用，實現(xiàn)雙重擋水，擋水單元可在水壓的作用下軸向移動，進而與防突水主體的內(nèi)壁緊密貼合，實現(xiàn)密封，起到防突水的作用，同時，擋水單元還能防止巖石塊隨高壓水沖入鉆桿與防突水主體的管壁之間，避免造成卡鉆或堵塞。

25、3、將掘進巷道布置在距采空區(qū)底板11~13米范圍內(nèi)，不僅可以減少采空區(qū)壓力對掘進巷道的破壞，保證了巷道施工期間的安全，還能減少施工全巖石巷道，降低矸石量，節(jié)約礦井生產(chǎn)成本，減少矸石升井后對環(huán)境的污染，施工若干呈扇形布設(shè)的探查孔，能夠擴大探測范圍，保證探測的準確性。

26、4、外置孔口管與孔壁之間采用二次注漿加固的方式，能夠有效封閉外置孔口管與孔壁之間的空間，不僅能夠注實孔壁周圍裂隙，而且對深層次的裂隙和出水點裂隙能夠封堵，達到堵水效果，便于后續(xù)的水壓測量。