有机硅试剂在药物合成的实践应用

　　【摘 要】有机硅是有机合成中重要的试剂，且随着有机硅化学技术的不断发展，有机硅试剂在药物合成中的应用也受到了人们的关注。

　　文章主要介绍了有机硅对于药物中一些官能团的保护作用，并分析了其在合成中的应用。

　　【关键词】有机硅;药物合成;应用

　　有机硅是药物合成中非常有效的保护试剂，且其作为中间体合成试剂在药物合成中的应用也更加广泛，是有机合成中的重要的试剂。

　　且有机硅化合物能够对化合物中的一些官能团进行保护，能够增强化学反应的选择性，并能通过有机硅化合物来合成药物中间体，对于药物的合成催化也起着重要的作用。

　　1 药物保护剂

　　有机硅作为保护剂在有机合成的应用也十分广泛。

　　有机硅中常用的保护剂六甲基二硅氮烷、三甲基氯硅烷、叔丁基二甲基氯硅烷、三甲基氯硅烷等。

　　其主要对药物结构中的羧基、氨基、羟基、不饱和键、羰基等官能团进行保护。

　　1.1 对化合物中的羧基进行保护

　　羧基的活泼性不如氨基、醛基等，但很多有合成价值的化合物中都有羧基，且这些化合物具有一定的生物活性。

　　如青霉素、酯类抗菌素、氨基酸等。

　　在进行药物合成时，在分子其他部分进行合成反应时，应对羧基采取酯化的方法，生成烷基酯来进行保护。

　　也可通过形成酰肼或酰胺的方式。

　　若该化学物的结构中的某些基团对水较为敏感，需通过将其酯化成硅烷基酯来进行保护。

　　有机硅试剂和羧酸反应可以生成硅酯，硅酯可以在较温和的条件下水解成羧酸，且其稳定性较好，是很好的羧基的保护基。

　　1.2 对化合物中的不饱和键进行保护

　　在炔烃基上的氢原子的酸性较强，在进行有机金属的合成时需要保护末端炔烃基。

　　因此需要通过有机硅试剂来保护末端炔烃。

　　如在镁和对位溴代苯乙炔进行反应时，格氏试剂会发生自然重排，形成苯乙炔镁溴，其芳环对位的溴会消失，而炔的末端就会成为反应活性部位。

　　而让苯乙炔镁溴和卤代三烷基硅烷进行偶合，可在形成格氏试剂时不影响到炔硅键。

　　最后使用稀碱进行脱去处理。

　　1.3 对化合物中的羟基进行保护

　　羟基极易脱水、被氧化、酰化、烷基化，当含有羟基的化合物中的其他基团在进行脱水、氧化、酰化反应时，应通过将其转化成酯或制成酮缩醇、醚、醛缩醇来进行保护。

　　对于传统的如烃基、酰基等保护基等在选择性及稳定性方面都无法满足一些特殊反应的需要，因此需要一些易于除去且稳定的有机硅试剂进行羟基的保护，其中通过硅基对羟基的保护最为稳定，而三甲基硅醚在羟基保护衍生物中最活泼。

　　在很多抗癌药物的合成中，经常通过氯硅烷来有效保护化合物中的羟基。

　　1.4 对化合物中的氨基进行保护

　　在对于化合物中的氨基的保护，有机硅试剂具有对有机试剂稳定性较好，且生成及除去氨硅化物所需的条件温和。

　　如在使用甘氨酸合成其他氨基酸过程中，通过有机硅试剂来保护化合物中的氨基，其反应的速率快且反应较为完全，转化率也很高。

　　且将伯氨基通过有机硅试剂转化成环状二硅氨烷，稳定性更强。

　　在进行β-内酰胺抗生素硫霉素的合成时，通过使用TBS基团来保护内酰胺基，使化合物在进行氯化、取代等反应时不会产生影响，有效保护手性碳原子的立体构型。

　　1.5 对化合物中的羰基进行保护

　　为有效防止羰基参与到有机药物的合成反应中，需要有机硅试剂来对羰基进行保护，从而对抗如氧化剂、酸性试剂、有机金属试剂、碱性试剂等试剂的影响。

　　常用的羰基保护剂有非环状醛缩酮、环状醛缩醇、非环状醛缩醇等。

　　且有机硅保护剂对于保护羰基的作用也越来越大。

　　如在合成司他夫定时，在进行中间体5-甲基尿苷的合成时，使用HDMS来进行羰基的保护。

　　在合成卡培他滨时，其不仅能保护羰基，还能保护化合物结构中的氨基。

　　1.6 对化合物中的其他官能团进行保护

　　有机硅试剂除了能对氨基、羟基、羧基、不饱和键、羰基等官能团进行保护外，还能保护硫、磷等杂原子。

　　2 有机硅试剂能够增加化学反应的选择性

　　很多有机硅试剂都具有较大的空间位阻，有机硅试剂能够显著影响其邻近基团的反应活性，且其对和其自身进反应的基团的立体环境很敏感，具有较强的立体位阻作用。

　　如有机硅试剂在醇醛缩合中的应用，假愈创木烷有很高的药用价值，在进行其合成时，若使用一般的醇醛 缩合反应，其产物较为复杂，缺乏区域专一性，产物分离困难，因此药物的收率比较低。

　　但若通过应用三甲基氯硅烷来和化合物中的羧基进行反应，使其具备区域专一性，形成烯醇硅 醚，能够有效形成环状化合物氢化奥产物。

　　通过将羰基转化为烯醇硅醚，然后让其和醛进行反应，能够使反应的立体选择性增加，且也能扩大其区域专一性，且不影响分子内酮基、酯基、过氧化物等，在对硅醚进行除去时，需要的反应条件也比较温和，且反应的产率较高。

　　对于甲烯霉素A这类化合物的制备，若通过一般方法其分子中的氨基、烯酮产物等敏感基团可能会受到破坏，且区域专一性不强，产量也较低。

　　若能够将羰基通过有机硅试剂转化成烯醇硅醚，其将会具有很高的区域专一性，并能够得到α-甲烯基化产物。

　　3 用来合成中间体

　　随着有机硅化合物的快速发展，其在药物合成中的应用也在不断发展。

　　有机硅试剂不仅可以保护化合物中的一些官能团，增强化合物的选择性，还能够作为十分有效的中间体合成试剂。

　　且有机硅化合物在药物及天然化合物的合成中应用的范围很广。

　　如烯醇硅醚的应用，烯醇硅醚的制备很容易，因烯醇硅醚中有碳碳双键，其硅氧单键的强度被削弱，以负碳离子的形式进行亲核反应时，亲电试剂会攻击碳氧键的α-位，因此烯醇硅醚被广泛应用在醛醇缩合反应、烷基化反应中。

　　烯醇硅醚这种有机硅试剂在化合物的合成反应中与烯醇的形式类似，因此可以进行Mannich反应。

　　其中烯醇硅醚来参加Mannich反应就被用于长春胺的新合成法中。

　　除了烯醇硅醚之外，还有一些别的含硅原子的中间体，参与专一、高选择的反应。

　　如硅取代碱、羟基硅烷、环氧硅烷等，也是合成反应中作用很大的试剂或中间体。

　　4 有机硅试剂在药物合成中的催化作用

　　在药物的合成催化中，有机硅化合物也起着很大的作用。

　　如通过TMSOTf、三氟甲磺酸镱、TMSCI可催化亚烯胺。

　　通过这种联合催化剂N-甲基乙烯胺基可以通过发生取代反应取代丙烯进而得到单一的烯丙胺。

　　目前在双键全亚胺及亚烯胺的药物的合成反应里，这种联合催化方法已被广泛的应用。

　　具有药物合成催化功能的除了上述的联合催化剂，还存在很多具有催化功能的有机硅化合物。

　　如TBDMSCI、TBDMSOTf等，在与胺基碱的联合作用下，可以将酮、酰胺、酯、硫酯类化合物进行催化，进而得到不饱和直链醛类及缩醛芳香化合物。

　　综上所述，有机硅化合物开始是为保护醇而被有机合成的，随着医学工业及有机硅化学技术的不断进步，有机硅试剂的相关研究也得到了人们的关注，其在药物合成中的应用范围也越来越广。

　　因此必须对有机硅化合物进行了解及分析，使有机硅试剂能够在现有基础上得到更多的发展和完善，并在药物合成领域中得到更加广泛的应用。

　　参考文献：

　　[1]危想平.有机硅季铵盐抗菌整理剂的合成工艺研究[J].化学与生物工程，2011(6).

　　[2]彭丽亚.有机硅保护剂在有机合成中的应用[J].杭州师范大学学报(自然科学报)，2013(4).

　　[3]吴虹.有机硅化合物的生物合成与转化研究进展[J].生物加工过程，2005(3).

　　放水技术综合应用实践【1】

　　【摘 要】据统计，老空透水事故占煤矿水害事故的80%以上，因此探放水工作对于煤矿安全生产至关重要。

　　文章以某煤矿为例，介绍了针对不同类型的采空区积水，分别采用不同的探放水方案的综合探放水技术。

　　具有一定的推广和应用价值。

　　【关键词】矿井水害;探放水技术;采空区积水

　　前言

　　矿井水害事故是危害煤矿安全生产的重大灾害之一。

　　而采空区突水约占煤矿水害事故的30%。

　　采空区突水具有时间短、水量大、破坏性强等特点，所以对煤矿采空区积水探放是矿井防治水的重要任务之一。

　　某煤矿是一座年产超过500万t 的特大型矿井，同时也是多煤层开采和被周边小窑严重破坏的矿井。

　　该矿周围遍布采空区，包括古采空区、大矿的采空区和小煤矿采空区。

　　采空区积水的存在，严重影响着矿井的安全生产。

　　为此，有必要对探放水技术进行研究。

　　该矿针对采空区积水类型的不同，采取不同方案解决水患，取得了良好的效果。

　　下面对其经验进行介绍。

　　1 工作面概况及水患分析

　　5-2# 煤层工作面煤层总体比较稳定，厚度在1.3 m～2.9 m之间。

　　直接顶为灰白色粉细砂岩互层，粉砂岩为主，水平层理;直接底为灰白色粗-中-粉细砂岩，北部以粗、中粒砂岩为主，中部发育为粉砂岩，南部发育为粉砂岩、粉细砂岩互层，向南粒度变小，北部和中部夹有少量炭质泥岩。

　　5-2# 煤层6506、6508、6510 工作面上覆为5-1# 层，属于较大积水区。

　　其北部上覆为5-1# 层6306、6308 大矿采空区，于2006 年～2008 年采空。

　　当时5-1# 层21111巷透水，大部分水涌入上述采空区中;南部上覆绝大部分为邻近煤矿破坏区，其内水、瓦斯等情况不明，从煤层底板等高线和充水性图及小窑仅有的访查资料分析，预计破坏区内存有大量的采空积水; 且5-2# 煤层与5-1# 煤层层间距为6～13.5m，属于近距离开采煤层，直接顶基本为粉细砂岩互层，性脆易碎。

　　巷道掘进时，上覆采空区内充满的积水没有得到释放，会造成掘巷圈面期间顶板软化、局部顶板压力增大、难以维护，严重影响着掘巷期间的安全生产，同时也大大增加了探放水工作的难度。

　　2 采空区积水量的估算

　　以某矿现采层5-2# 层6506、6508、6510工作面上覆5-1# 层6308 和6306 工作面采空区为例，积水水量的计算：

　　Q=KSh

　　式中：Q —采空区积水量，m3;

　　K—充水系数，取 20%;

　　h—工作面回采高度，m;

　　S—采空区面积，m2。

　　取K 值时，根据采空区年限的长短适当增减。

　　根据历年采空区水量计算经验，K值取20%～25%。

　　6308工作面于2007年开采，采高h=2.13m;6306工作面于2006 年开采，采高h=2.3m。

　　根据煤层底板等高线及充水性图分析，可预测出该采空区的积水线，并得出6308 采空区积水面积为S =10500.4m2，6306采空区积水面积为S=24530.4m2。

　　经过调查分析得出，该采空区无其他大的补给水源，因此K 值取0.2，由Q=KSh 得出6308 采空区积水量Q=0.2×10 500.4×2.13=4 410.2m3，6306工作面采空区积水量Q=0.2×24530.4×2.3=11 284.0 m3。

　　5-1#层已采空多年，采空面积及积水量无法估算，只能在采掘期间执行边掘边探，保证工作面安全生产。

　　3 探放水方案

　　为彻底解除对5-2# 层6506、6508、6510 工作面的威胁，在掘巷期间，该矿地测部门坚持“有掘必探，有采必探”的原则，根据大矿采空区和小窑采空区充水条件、采空积水存在的几何形态的不同，采取不同的探放方式。

　　(1)在对上覆5-1# 层6308、6306采空区积水，积水范围基本清楚的情况下，放水孔应尽量打在积水区域的最低点，有针对性地探放。

　　钻孔的方位、倾角、斜长应根据层间对应关系确定。

　　以21108 巷向上覆6308工作面采空区所施工的1# 放水孔为例，1#设计放水孔开孔于21108巷低洼处，标高为1034.75m，终孔位置位于5-1#层6308 采空区内最低点，标高为1047.0m。

　　由此可得出该处层间距为12.25m，同时由层间对应关系得出1# 设计放水孔开孔位置和终孔位置的平距为53.8m，方位为90°，则由三角关系可计算出该放水孔的倾角θ=arctan(12.25/53.8)=11.3°。

　　(2)对邻近煤矿采空区内积水根据仅有的访查图纸，结合巷道排水能力，确定钻孔个数。

　　为了充分放水，采取“先探后放、探放结合”技术，从预计积水区域最低点向积水区域最高点每隔一定距离打一组探水孔进行密集性排查，根据各组探孔的出水、水压情况，再采取扩大孔径进行探放的方法。

　　4 实施过程

　　4.1 探放水设备

　　探水钻机为TUX-75kW 型钻机，配备钻孔孔口控水装置、固结套管，安装闸阀，止水套管须在10m以上，安装水压、流量传感器等仪器、仪表等。

　　4.2 排水系统

　　为了满足此次探放水，在6506、6508、6510三个工作面两顺槽各配备1趟φ=133.3mm管路和2趟φ=66.7mm管路，12台45kW水泵、6台18.5kW水泵、10台5.5kW水泵，在巷道低洼处构建了8个临时水仓和2个盘区水仓，并派专人负责排水全过程。

　　4.3 探放水期间的水量观测

　　在放水期间，派专人进行24 h 监测，随时统计放水量，检验放水效果。

　　放水结束后写出放水总结报告，分析放水量与预计的采空区积水量是否相符，积水是否彻底放完。

　　经过统计，6506工作面共施工探放水孔48个，进尺502m，放出6306、6308采空区水量7000m3，放出小窑水量21000m3，共计放出水量28000m3;6508工作面共施工放水孔35个，进尺455m，共计放出水量11000m3。

　　这两个面放水工作的顺利完成，6510工作面共计施工的30个放水孔，通孔后基本无水。

　　采用此方法后，既解放了上覆采空积水下103万t的煤炭储量，又能减轻掘进时顶板压力，节约支护材料，赢得工作面搬家准备时间，使6506、6510工作面在煤层薄、断层多的情况下月平均回采进度200m左右，从未受到上覆采空积水的影响，顺利采完，为矿连续2a突破540万t产量创造了前提条件。

　　5 结论

　　在掘进期间采用“先探后放、探放结合”的先进技术，尤其是对积水量大或积水范围、积水量不清的上覆采空区积水超前探放，突破了在工作面圈出，排水系统健全的情况下，以放为主的传统性放水做法，起到了有的放矢的效果，减少了许多盲目性探钻工序和工作量，这尤其是对采空区近探近放具有很大的应用空间，值得煤矿系统在矿井防治水工作中借鉴和推广。

　　参考文献：

　　[1]柴登榜.矿井地质工作手册(下册)[M].北京：煤炭工业出版社，1981.

　　[2]刘树才，岳建华，刘志新.煤矿水文物探技术与应用[M].江苏徐州：中国矿业大学出版社，2005.

　　[3]朱现民，刘聚友.煤矿采空区积水探放技术与方法[J].煤炭技术，2009(11).

　　煤矿探放水专用阀应用与实践【2】

　　【摘 要】 将疏放水钻孔孔口分为三部分：工作口、分流口、监测口，解决钻孔出水时孔口闸阀在钻杆工作时不能关闭，以及由此造成的钻场孔口操作环境恶劣、安全隐患多的问题。

　　通过管路将两个钻孔远距离孔口对接，形成全封闭管道系统，利用离心泵增压或流水坡度自排将老塘水排离采面，避免巷道受到冲刷，避免发生水和水煤把巷道洼点淤死，造成通风和人员通路断绝。

　　【关键词】 煤矿防治水 孔口三分控制理论 分流制动阀 锅底式放水

　　1 前言

　　绿水洞煤矿采掘工作面均按煤层走向布设，受地质构造的影响，工作面、巷道起伏不平，采后极易在老空，老巷低洼处形成积水，从几十立方米到数万立方米，对相邻及下伏采掘工程构成水患威胁。

　　而且受小煤矿盗采比较严重，形成的老窑积水对我矿造成了严重的水害威胁。

　　因此有计划地按规程要求疏放积水，积极引进采用新工艺新技术，提高疏放老塘水工程的经济性、安全性、可靠性，保证采面生产衔接便成为一项重要的工作。

　　2 概况

　　放水孔孔口标高底于积水水底标高或底于积水水面标高，钻孔倾角上仰，积水在重力作用下在孔口形成一定的静压力，并且能够顺钻孔坡度自流排出孔口，这种情况我们称之为锅底式放水。

　　锅底式放水在矿井探放水工作中是一种普遍现象。

　　理论上讲，锅底式放水本身就具有潜在的危险性，条件具备时矸石、瓦斯、水流都有可能在孔口形成事故隐患，威胁在孔口操作工人的安全，孔口机电设备和操作人员在客观上都处在被动挨打的状态。

　　并且多数综采工作面疏放老塘水施工钻窝位于采区内部，在风道、切眼、运道没有贯通前属于独头巷道施工状态，泄水、通风、行人途经的煤巷长度大，甚者可1达千米以上，且有坡度起伏，形成多处巷道积水洼点，不具备自流条件。

　　一旦有意外情况发生，就有可能会断绝退路。

　　尤其在总积水量大，孔口水压和流量较大时，一定要制定可靠安全措施来指导施工。

　　3 全封闭接力疏放老塘水方案

　　全封闭接力疏放老塘水技术的关键是孔口安装分流制动阀。

　　分流制动阀能够将单一的钻孔孔口在功能上分为工作口、分流口、监测口三部分，以适应孔口操作的要求。

　　工作口的作用是钻孔出水时，水不从工作口流出，而且钻杆还可以串动及转动;分流口的作用是钻孔出水时，水从分流口流出，而且可以联接管路，水顺管路流出;监测口的作用是可以安上压力表，观测孔内压力，或者利用瓦斯比空气及水轻的特点进行液气分离，从而引出瓦斯或直接监测其浓度，也不排除瓦斯流量大时随水同时由分流口混合排出的可能，但孔口工作区内的现场操作工人和电器设备可免受瓦斯侵袭，如图3-1所示。

　　4 原方案存在的安全威胁

　　假设钻孔顺利打透水体，安装于直向孔口的控制闸阀(Z44T-10/DN100)在90m钻杆外拉过中，因为钻杆横在中间顶住阀门闸板而不能关闭，对孔口外泄老塘水起不到控制作用。

　　可做如下估算：一般两根钻杆为一立根，其平均长度3.5m，需要用管钳解钻杆26次，每次解钻杆用1min，则总共需要约30min的时间。

　　即30min内有压力的老塘水属于放任自流、无法控制的状态。

　　这情况足以在最洼点形成险情，且岩芯管及(肋骨)钻头在孔内类似于油缸中的活塞，推断在 0.6MPa的水压作用下会向孔外窜出。

　　为了控制钻杆窜出，通常在孔口安装吊钳以固定钻杆，但是孔口吊钳及松解钻杆用的大叉和管钳会导致孔口直射出的水流横向飞溅，影响操作人员的视线，湿透衣服，恶化现场工作条件，或使电器设备因为潮湿而导致供电中断。

　　钻杆拉出后如果孔内发生堵塞，反复捅孔过程会重复上述不利于操作的危险情况。

　　不能完全排除瓦斯随老塘水涌出的情况，且钻窝内不易被风流所稀释。

　　块状、颗粒状的碎矸石随同老塘水一同从孔口喷出，同样不利于施工人员孔口操作。

　　在以上这些情况下极易发生人身事故。

　　如果透水后不拉出孔内钻杆，而是在孔口解开，把孔内钻杆设法推回闸阀以里。

　　这种办法在孔口流量大的情况下不宜也不易操作，加之钻杆本身占用钻孔截面，将缩小将近38%的过流断面，不利于放水，不是长久办法。

　　反复捅孔时钻杆在孔内不拉出，孔口开放，是一种不保险状态，在这里也是绝对禁止出现的情况。

　　外拉钻具过程中因为各种原因突然停电，洼点处水泵停止排水，现场设备、工具等突然出现故障而不能正常发挥作用，都是形成险情的因素。

　　如果孔口流水不能直接引入管路，只能直接落地沿巷道顺坡下流，冲刷巷道底煤。

　　由此导致部分棚腿悬空，甚者进一步引发顶板冒落;皮带架、溜槽悬空移位而不能正常工作运转;洼点积水淤煤而断绝通路。

　　另外钻窝位于巷道下帮，钻机下方是2～3m的底煤，经孔内泄水的冲击，溅射，浸泡，使底煤松软，现场成坑出沟，导致基础不牢而使钻机移位歪斜，引发现场施工操作停顿而无法控制孔内钻具。

　　有可能在较短的时间内被老塘水及冲下的浮煤淤积封死，导致断绝通风、人员退路被切断。

　　这是首要杜绝发生的情况。

　　断续冲刷，淤积巷道，断绝通风的隐患仍没有消除，事后巷道清理维护的工作量大，必须想办法加以解决。

　　5 新方案施工效果

　　保证初次打透老塘水及外拉钻具过程中孔内泄水能被有效分流到专用管路中去。

　　即利用分流制动阀将工作口与分流口分离，工作口负责支撑钻杆旋转和前后移动并且密封孔内老塘水不沿钻杆由工作口向外泄出，影响操作人员及设备的工作范围，分流口联接管路负责控制老塘水排泄。

　　工作口利用42mm钻杆及钻杆接头外径一致特点，妥善解决钻杆与岩芯管(钻头)外径不一致的问题，能够保证在整个施工过程中，孔内泄水基本不落地自流或冲击、溅射钻窝内的设备，管材，形成一个良好、安全的作业环境。

　　工作口能够固定孔内钻杆或者控制孔内钻杆放出的速度，抵挡向外的冲力。

　　岩芯管及钻头撤离孔口时，分流制动阀将立即瞬时自动关闭工作口，老塘水则沿分流口和管路排走，省掉人为手动关闭孔口控制闸阀的程序和时间。

　　一旦瓦斯随老塘水涌出，利用分流制动阀的监测口进行液气分离或引出钻窝利用便携式瓦斯监测仪监测其浓度，并且被运道风流迅速稀释。

　　还可以用监测口监测孔内及管路的压力。

　　监测口为2英寸管螺纹。

　　现场施工操作人员不湿衣服，工作有条不紊，使煤巷不受不受冲刷破坏，不需要对该巷道进行再次清理。

　　6 保障措施

　　(1)加强孔口控制，这是全封闭放水技术施工的关键环节。

　　在预计透点前20m时在孔口安装分流制动阀(FZ44T-10Q/DN100)，并且在孔口有钻杆的情况下做整体耐压实验，0.1MPa的压力保持20min，确认孔口管不动周围岩石不漏水，不沿钻杆跑水方可认为合格。

　　(2)加强对泥浆泵的管理，保证其额定的水压水量，全封闭钻进时不能在孔口直接观看冲洗液的返回情况，可利用分流口的除砂口进行监视。

　　防止水泵造假发生岩石烧住钻头的事故。

　　(3)初次打透老塘水或者事后捅孔时不要急于拉出钻具，尽量利用钻机使钻杆在孔内连续长时间转动和前后串动，使老空透点附近的淤煤、矸石、杂物以粉末或颗粒状态通过钻孔与钻杆之间的间隙，以便顺利通过管路排出而不会卡塞管路，并且在透点附近基本形成比较稳定的水源补给通路。

　　为保险起见，分流口连接三通状简易拦砂除砂装置，以保证管路畅通。

　　(4)为适应工作口的要求，所用钻杆两端墩厚处的外径不得大于43mm，且钻杆不弯曲，截面不椭圆，接头无锐角毛刺。

　　(5)适当加大钻机机底基木的有效作用面积，压柱打实联好，使钻机立轴与钻孔方向能长久保持一致。

　　(6)排水管路联接牢固，并且悬挂顺直无洼点，以利于排砂，分流制动阀的分流口安装闸阀以控制下游管路。

　　管路使用圆弧弯头以减少管路内的流动阻力。

　　(7)如果在钻窝附近安装离心泵，可以在孔内形成负压，在下方管路增压，而提高整个管路系统的排泄能力。

　　如果巷道没有流水坡度，加泵增压是非常必要的，或者是必不可少的一项环节。

　　这种情况类似于抽放瓦斯系统。

　　(8)巷道内所有的电缆全部吊挂整齐，电器用木凳垫高，并将可能会淤积堵塞钻孔孔口的杂物全部清理干净。

　　(9)施工现场要安装电话，能够互相通话沟通情况，一旦有情况立即关闭钻窝分流口处的闸阀，封闭孔口，并且与井上调度室及时联系协调有关事宜。

　　(10)打透老塘水前要检查所用设施，强化安全措施的落实，现场要有主管领导协调指挥。

　　7 结论

　　(1)疏放老塘水的目的就是为了回采安全，但疏放水施工本身安全也必须得到充分保证。

　　(2)泄水钻孔因为矸石、杂物而堵塞是必然的，不堵塞是偶然的，必须有疏通钻孔堵塞的准备和措施，达到疏放必尽。

　　(3)通过采用新装备新工艺来保证施工安全，减轻工人劳动强度，改善施工作业环境。

　　8 推广应用前景

　　(1)孔口三分理论提出及分流制动阀成功应用使钻孔全封闭探放老塘水技术成为现实。

　　(2)该技术经适当改动后，对煤矿井下探放地层高压水钻孔施工有重要意义，全封闭探放高压水钻孔施工技术必将为受水患威胁的煤矿带来巨大的安全和经济效益。

　　(3)该技术经适当改动后，对定向水平长钻孔瓦斯抽放工作的孔口控制有重要意义。

　　参考文献：

　　[1]柴登榜.《矿井地质工作手册》北京：煤炭工业出版社，1981.

　　[2]能源部.《煤矿安全规程》北京：煤炭工业出版社，1992.

　　[3]杨源泉.《阀门设计手册》北京：机械工业出版社，1992.

　　采空区探放水技术及防喷设施的应用【3】

　　摘要：提高探放水技术、保证探放水设施的安全可靠，不但解决井下瓦斯带给生产威胁，为建设高产、高效矿井提供条件，而且能够创造巨大经济效益，我们通过对采空区探放水高位探放钻孔技术及钻孔防喷装置的研制与应用，针对复杂地质条件下探放空区积水及其防治取得很好的效果。

　　关键词： 断层、水害防治、地表水、灌浆

　　我国煤矿多为井工开采，受地质条件和煤矿开采历史等客观因素的影响，我国煤矿水文地质条件极为复杂，无论是受水威胁的面积、类型，还是水害威胁的严重程度，都是世界罕见的。

　　地表水、老空水、冲积层水、底板水等各种类型的水害样样俱全。

　　各区域矿井均存在不同类型水害的威胁，随着煤矿采深的加大和大量小煤矿关闭后形成的积水，煤矿开采的水文地质条件越来越复杂，也使得水害治理难度越来越大。

　　2010年3月1日，内蒙神华乌海能源有限公司骆驼山煤矿发生透水事故，31人被困，1人死亡。

　　2010年3月28日，中煤集团山西临汾碟子沟项目部施工的王家岭矿发生透水事故，死亡38人。

　　煤矿水害事故的频繁发生，给人民生命和国家财产造成了严重损失，煤矿水害已成为影响安全生产的重大问题之一。

　　我国煤矿水害虽然严重，但水灾事故的发生，也是可以预防和治理的。

　　在党和政府的领导下，针对我国煤矿水文地质复杂和煤矿水害事故频发的实际情况，认真总结各方面教训、归纳提炼各地成功经验、组织专家广泛论证基础上，提出了煤矿水害防治“预测预报，有疑必探，先探后掘，先治后采”的十六字原则和“防、堵、疏、排、截”五项综合治理措施。

　　“十六字”原则和“五项”措施，使我们对煤矿水害防治规律性认识的深化，在水害治理方面做了大量工作，取得了一定的成效，积累了比较丰富的经验。

　　龙煤矿业集团鹤岗分公司位于黑龙江省鹤岗市南部，随着煤矿采深的加大和大量小煤矿关闭后形成的积水，受老窑水严重威胁的数量较多，突水事故频频发生，加强采空区探放水工作的重要性呈显出来。

　　提高探放水技术、保证探放水设施的安全可靠是我们控制水害的一项重要课题。

　　通过三水平南21层三四区三段向采空区几次探放水的实践，我们取得很好的效果。

　　1、工作面概况

　　本工作面位于三水平南21层三四区三段， 西自三水平南21层三四区二段底分层机道，东至F13断层，北自切眼，南至三水平南21层三四区机轨道上山保护煤柱为界，工作面走向长275米，倾斜长62米。

　　本工作面西部二段有两个采空区，南部由255队于2008年回采完毕，北部由综采一队1999年采完。

　　由于21层属Ⅰ类发火煤层，发火期为10个月，采空区回采结束后全部进行灌浆。

　　2、探放水施工工艺

　　该区二段北部由综采一队1999年回采，共采出两个分层，采空区受采后灌浆影响，存在积水，预计积水量12000 m3，与三段轨道煤柱10米左右。

　　三段回采时，与二段空区采透后，易造成溃水，需打钻进行探放水。

　　①工作面初次探放水

　　在三段轨道抽放窝子内布置1号钻孔，向二段机道底板施工。

　　1号钻孔打透后，出水量约300 m3/小时，由于钻孔布置的透点在二段空区的底板，空区内出水后，采空区的浮煤将钻孔淤阻住，水无法放出。

　　约6个小时后，钻孔内出水量逐渐减小后停止，钻孔出水量约2000m3 。

　　由于孔口未加防突水装置，探水钻孔打透后，大量积水由钻孔涌出，将孔口冲坏，水量无法控制，险些造成重大事故。

　　②工作面二次探放水

　　经研究和对照有关资料，该空区内预计积水量还有10000m3以上。

　　针对这一情况，提出了打高位钻孔的方法，在三段轨道抽放窝子内另布置2号钻孔，钻孔透点在二段空区顶板的冒落带内，在开孔孔口位置安装一个防喷装置可以控制放水，钻孔打透后，出水量约180m3/小时，利用防喷装置控制防水，接疏水管路将水排至大巷内，经46小时的连续控制放水，共放出积水约8000m3。

　　③工作面三次探放水

　　向二段机道底板施工3号钻孔，将2号钻孔没有放出的积水放净。

　　在开孔位置安装一个防喷装置可以控制放水，钻孔打透后，出水量约160m3/小时，利用防喷装置控制防水，接疏水管路将水排至大巷内，经8小时的连续控制放水后出水量逐渐减小至停止，共放出积水约1500m3。

　　3、高位钻孔探放水的原理及防喷装置的应用

　　①高位钻孔的应用原理：通过初次的钻孔出水情况，钻孔透点布置在采空区的底板上，浮货和空区的矸石经水带动，极易将钻孔封堵、淤严，造成积水无法放出。

　　将钻孔角度抬高，透点布置在采空区顶板的冒落岩石内，钻孔入口的岩石受上部重压影响，不能活动，给钻孔口形成了一个“筛子”，从而保证了钻孔口的畅通，积水通过冒落岩石进入钻孔，将积水顺利放出。

　　②防喷装置应用

　　以往，打钻探放采空区积水，采用先开钻孔、下套管，再在套管外安装阀门的方法钻进。

　　当采空区内水压大时，钻孔钻透后，出水量过大，从孔壁往外喷水，无法将钻杆退出或退钻杆过程中无法控制水量，造成巷道冲毁或巷道水封。

　　针对这一问题，我矿技术人员经过反复的研究、试验，研制出了一套防喷装置，通过在该区的使用取得成功，并形成一套探放水施工方案，在我矿其它采区进行了推广、应用。

　　其应用原理：

　　⑴先用133cm有岩钻头按设计方位、角度开孔、安装套管并封孔;

　　⑵在套管外安装阀门1(全部打开)，将4寸三通接在发门上，再在三通外口接防喷装置，三通的下口接阀门2并打开，打钻时，钻孔内钻粉与水从阀门2排出;

　　⑶将带有94cm钻头的钻杆穿入防喷装置与套管内后，将防喷装置内缠好盘根;

　　⑷用配套螺丝紧固防喷装置，用来挤压盘根增加密封性;

　　⑸开钻正常钻进至透点出水后，关闭阀门2，钻孔内不在出水;

　　⑹正常退钻，将钻杆与钻头全部退至阀门1外后，关闭阀门1，卸下阀门外所有装置，将预先设号的疏水管路接在阀门1上，打开阀门1将水引出排出。

　　4、结束语

　　通过该面的探放水实践，将高位钻孔与防喷装置在全矿推广，现已在我矿成功探放水7次，今后将在集团分公司继续推广应用，对今后有的煤矿采空区探放水工作有一定的指导意义，避免突水事故发生。