煤礦井下精確定向探放水技術研究

焦向偉 伏旭

摘 要：煤礦資源是當前最為重要的資源之一，在諸多領域當中，都發(fā)揮著重要的作用。在過去的煤礦開采當中，井下探放水工作存在著一定的問題和不足，對于煤礦開采效率十分的不利?；诖?，文章主要對煤礦井下精確定向探放水技術進行了研究，對鉆孔開口、孔口裝置安裝、鉆具鉆進、終孔放水等技術進行了分析，從而形成了良好的煤礦井下精確定向探放水技術，對于長定向鉆孔軌跡，能夠對命中探索區(qū)域進行精確的控制，通過一孔多分支孔，能夠對探測區(qū)域進行增加，從而在采空區(qū)能夠有效的排放富水層水和積水。

關鍵詞：煤礦井下；精確定向；探放水技術

在煤礦井下開采的過程中，水害是一種十分嚴重災害，如果沒能進行有效的處理和防治，將會造成巨大的損失。煤礦水害當中，富水層出水、采空區(qū)積水等，都將會造成較大的危害。而如果采用傳統(tǒng)的定向鉆探放水技術，通過對組合鉆具鉆進方法的應用，只能夠在一定的范圍之內，利用該鉆進方法對鉆孔傾角進行控制，而對于方位角卻無法準確進行控制，因而不能做到精確的定向，難以取得良好的效果。同時由于受到鉆機能力的影響，無法達到較大的深度，并且容易出現(xiàn)廢孔。

一、煤礦井下精確定向鉆探放水方法

（一）頂板富水層。在頂板富水層定向探放水施工當中，對煤層頂板含水層的含水情況進行探測。在鉆孔的精確軌跡控制之下，能夠按照預定方位，在目標層位進行延伸。相比于過去的鉆孔技術，通過隨鉆測量系統(tǒng)，定向鉆富水層探測向目標層孔段進行準確進入，并且能夠對鉆孔施工等工作量進行減少，確保在含水層當中，鉆孔能夠進行最大有效孔段的穿行。在實際施工當中，應當對鉆孔的涌水量、涌水點等進行記錄和觀測。如果在鉆進當中發(fā)生了涌水量增加的情況，應當將鉆進速度進行降低。在富水層定向鉆探放水孔的施工過程當中，無需進行透孔的操作，結合具體的施工情況、鉆孔設計等，對終孔點進行確定。

（二）采空區(qū)積水。在采空區(qū)定向探放水施工當中，通過對螺桿馬達實時定向功能的運用，能夠平緩的在穩(wěn)定巖層中進行穿行。通過對精確控制優(yōu)勢的發(fā)揮，能夠準確的命中靶點。對采空區(qū)積水，能夠由高到低對水位進行降低，對分支點，通過分支孔技術進行預留，從而進一步確保鉆孔探放水成功率。相比于過去的鉆孔技術，該技術能夠對重復開孔、水壓水量過大、鉆孔跑偏、脫靶、鉆孔施工距離短等問題，都能夠進行有效的解決。在實際施工當中，對于鉆進速度，應進行妥善的控制，并對鉆進速度、返水量等進行記錄和觀測。將逆止閥鉆桿連接在通纜鉆桿、鉆頭之間，在到達終孔十米的位置時，應當每隔一米進行停鉆，對孔內返水狀態(tài)進行觀察，確保鉆孔施工的順利進行。

二、煤礦井下精確定向鉆探放水施工

（一）開孔。在開孔操作中，結合設計的傾角、方位角等，在煤（巖）層中利用鉆頭進行回轉鉆進，然后利用擴孔鉆頭對其進行擴孔。

（二）下孔口管。下放相應壁厚、管徑規(guī)格的孔口管，保持一定外露的長度，并在孔口相應位置對壓力表進行安裝，進而安裝孔口裝置，對壓力變化進行觀察。對孔口三通、防噴裝置、控水閥門等進行安裝，將膨脹水泥漿液利用注漿泵注入，進行48小時的侯凝。在侯凝結束之后，為了對封孔質量進行確保，根據技術標準進行套管拉拔試驗，利用相應鉆頭進行掃孔，然后結合耐壓試驗得出的結果，對耐壓值進行設定。在30分鐘的耐壓試驗之后，一旦有漏水現(xiàn)象發(fā)生，就需要重新進行開封孔。

（三）精確鉆進。在煤礦井下精確定向探放水施工當中，采用了專用封孔器、單彎螺桿馬達、擴孔鉆頭、PDC鉆頭、上下無磁鉆桿、通纜鉆桿、隨鉆測量系統(tǒng)、泥漿泵、定向鉆機等設備。通常情況下，間隔6米進行測量，并對鉆孔軌跡進行調整，讓鉆孔能夠沿著設計軌跡進行延伸。在定向鉆進的過程中，確保目標區(qū)域能夠被鉆孔軌跡完全覆蓋，能夠對地層含水信息進行探測。如果在施工當中發(fā)生了大量涌水等問題，應當立刻暫停施工，并采取有效的措施進行處理。在鉆進過程中，對于孔口的返水情況，必須加以重視，如果超出了規(guī)定的水量，應當立即停鉆，對地層出水量進行記錄。如果出水量過大，影響到了施工安全，必須采取有效的排放水措施，或是進行注漿堵水，從而確保施工能夠安全的進行。

（四）終孔。對于終孔措施、終孔位置等，應按照設計孔深、鉆孔出水情況等進行確定。按照探測資料對排水措施、水量預測等進行確定，在透孔之后，應對出水量進行觀察，等到出水量平穩(wěn)之后，才能將鉆具進行緩慢的拔出。在透孔之后，利用礦井的排水能力、以及控水閥門等，對放水進行控制，要確保最大放水量在礦井正常排水能力80%以內。

三、煤礦井下精確定向鉆探放水技術優(yōu)勢

傳統(tǒng)探放水技術鉆探往往施工多個鉆孔才會有個別鉆孔命中靶點，存在盲目性和不可控性。精確定向鉆探放水技術的運用相比傳統(tǒng)的探放水施工能做到探放水效率高，廢孔率低，鉆探工程量減少，節(jié)約探放水成本，能準確疏放含水層水和老空水，更能有效保障煤炭資源的安全開采。

四、結語

煤礦資源作為當前社會中一種十分重要的資源，對于社會經濟發(fā)展和國家發(fā)展建設都有著重要的意義。而在煤礦資源的井下開采過程中，經常會發(fā)生涌水、出水等問題，嚴重時可能會對施工安全造成影響。因此，在實際施工當中，應當對煤礦井下精確定向探放水技術進行有效的應用，確保煤礦開采的安全。

參考文獻

[1] 石智軍，董書寧，姚寧平，李泉新，田東莊，姚克.煤礦井下近水平隨鉆測量定向鉆進技術與裝備[J].煤炭科學技術，2013 （03）：1-6.

[2] 曹主軍，周建軍，宋紅娟.井下定向鉆進技術在礦井老窯水治理中的應用[J].煤炭科學技術，2014（10）：106-108+112.

[3] 曹主軍.隨鉆測量定向鉆進技術在礦井頂板水患治理中的應用研究[J].探礦工程（巖土鉆掘工程），2015（02）：23-27.