論定向鉆探技術(shù)在煤礦防治水中應(yīng)用

林綱虎

【摘?要】從工程實(shí)例出發(fā)，結(jié)合掘進(jìn)前期中開展探放水施工中存在的諸多問題，結(jié)合煤礦掘進(jìn)施工的具體情況，提出了定向鉆探技術(shù)原理以及應(yīng)用措施。從應(yīng)用效果來看，定向鉆探技術(shù)能對(duì)于煤礦防治水施工具有重要意義，大大提升煤礦防治水施工的總體效率。

【關(guān)鍵詞】煤礦防治水，定向鉆探，施工原理，施工措施

1 引言

在新時(shí)代背景下的煤礦掘進(jìn)工作面預(yù)防水害事故的工程中，探放水施工則是非常重要的有效措施。在具體的實(shí)踐中，則是通過利用鉆探技術(shù)來明確水害具體位置，并有效開展疏壓降的工作。在巷道掘進(jìn)的實(shí)踐環(huán)節(jié)中，傳統(tǒng)的探放水施工存在著諸多方面的不利影響，具體來說，表現(xiàn)為整體工程量偏大、對(duì)于巷道總體影響較大、施工效率偏低等。所以，如何發(fā)揮好定向鉆探技術(shù)的優(yōu)勢，優(yōu)化探放水施工工藝技術(shù)，方可以全面實(shí)現(xiàn)預(yù)期提升煤礦防治水效率的要求。這里結(jié)合實(shí)際案例的方式，重點(diǎn)探討了定向鉆探技術(shù)在煤礦防治水中應(yīng)用。

2 巷道掘進(jìn)前期探放水施工工藝及問題思考

2.1 前期探放水施工工藝

第一，借助于ZDY3700B 型鉆機(jī)開展鉆孔施工操作，其中的主要參數(shù)為：鉆機(jī)功率為 50kW、導(dǎo)向鉆孔鉆頭直徑為 75mm，而擴(kuò)孔鉆頭直徑為132mm。

第二，從實(shí)際的水文地質(zhì)條件考慮，并沒有必要進(jìn)行迎頭鉆孔的布置，結(jié)合實(shí)際需求，在工作面中合理化實(shí)現(xiàn)五個(gè)頂板鉆孔的優(yōu)化布置，滿足鉆孔深度為150m的要求，總體來看，呈現(xiàn)出五個(gè)鉆孔位置的“扇形”分布特點(diǎn)。

第三，在安裝工作面鉆機(jī)的基礎(chǔ)上，方可以開展鉆孔施工工作，滿足鉆深為11m之后，進(jìn)行相應(yīng)的擴(kuò)孔施工，擴(kuò)孔深度滿足11m，這是進(jìn)行鉆孔內(nèi)部的設(shè)置PVC 孔口管，結(jié)合工藝的要求選擇聚氨酯來進(jìn)行封孔。

第四，完成封孔的基礎(chǔ)上，能有效開展相應(yīng)的注水耐壓試驗(yàn)工作，滿足注水壓力的實(shí)際要求，并滿足相關(guān)的耐壓時(shí)間，在滿足試驗(yàn)合格的基礎(chǔ)上，方可以開展鉆進(jìn)工作。

2.2 問題分析

一是，整體的鉆孔施工具有比較大的工程量，其中，巷道每次超前鉆探長度達(dá)到了150m，在具體的實(shí)踐工程中，總共涉及到40個(gè)鉆孔，這樣就意味著將近6000m的總長度，施工周期比較長、勞動(dòng)強(qiáng)度大。在進(jìn)行鉆孔施工環(huán)節(jié)，巷道則難以進(jìn)行掘進(jìn)，造成相應(yīng)的巷道效率大大下降。

二是，鉆孔大都并沒有用處，同時(shí)數(shù)量過多。在傳統(tǒng)的超前鉆探工作中，涉及到的鉆孔數(shù)量過多，且沒有太多用處，具體施工環(huán)節(jié)中存在著一定的盲目性，難以滿足相應(yīng)的探放水效率要求。

3 定向鉆探技術(shù)應(yīng)用分析

3.1 定向鉆探技術(shù)原理

在全面推進(jìn)定向鉆探技術(shù)的過程中，鉆孔施工則通過千米鉆機(jī)實(shí)現(xiàn)，鉆井動(dòng)力則是利用螺桿馬達(dá)方式提供。在具體的過程中，能有效結(jié)合隨鉆測量系統(tǒng)的強(qiáng)大功能，實(shí)時(shí)化測量以及控制相應(yīng)的鉆孔軌跡、彎角、旋轉(zhuǎn)角等參數(shù)，能按照預(yù)定的方位角開展鉆進(jìn)的工作。這種方式能實(shí)現(xiàn)超過400米的鉆探深度，準(zhǔn)確率超過98%，具有良好的應(yīng)用效果。

3.2 定向鉆探設(shè)備

結(jié)合本項(xiàng)目中的實(shí)際工況情況，在具體的鉆探施工環(huán)節(jié)中采用ZDY45000 型的鉆機(jī)，并從鉆探項(xiàng)目的實(shí)際需求出發(fā)來配置了二代鉆進(jìn)測量系統(tǒng)、泥漿泵以及控制系統(tǒng)等設(shè)備。

3.3 定向鉆探施工工藝

第一，在進(jìn)行掘進(jìn)位置500米的情況下，選擇定向鉆探施工方式，在結(jié)合相應(yīng)的三維地震探測數(shù)據(jù)情況，能顯示出覆采空區(qū)積水的大約區(qū)位。其和施工巷道距離為垂直方向在50米，相應(yīng)的水平投影偏差角度為 24°。在數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，能有效開展四個(gè)定向探水鉆孔，其深度為457m的施工。

第二，掘進(jìn)巷道迎頭煤壁中合理化布置相應(yīng)鉆孔，其成為直線分布，每個(gè)間距為1.6米。在具體的鉆進(jìn)過程中，結(jié)合前350m以6°傾角快速鉆進(jìn)的方案，并保障能有效控制偏差范圍在3°以內(nèi)，在后邊范圍中應(yīng)逐步控制減少傾角，在鉆入積水區(qū)的鉆孔傾角則為2°。

第三，從地質(zhì)數(shù)據(jù)方面來看，本區(qū)域的直接頂為炭質(zhì)泥巖，厚度為7米，這樣的情況下，鉆孔要求終孔位置滿足于堅(jiān)硬穩(wěn)定巖層中即可。在進(jìn)行變徑的方式來進(jìn)行擴(kuò)孔，具體可以選擇為133mm 和 153mm的擴(kuò)孔段直徑，在完成施工之后，能實(shí)現(xiàn)鉆孔內(nèi)安裝直徑為 127mm 孔口管，并按照規(guī)范要求來予以封孔。

第四，在完成封孔的基礎(chǔ)上，全面保障注水耐壓實(shí)驗(yàn)的有效性，在符合注水壓力的要求下，按照規(guī)范要求進(jìn)行止水閥、泄壓閥等安裝，并有效開展導(dǎo)向鉆孔施工工作。在具體環(huán)節(jié)中，可以通過強(qiáng)大的隨鉆測量系統(tǒng)來實(shí)時(shí)化記錄鉆孔軌跡，并能進(jìn)行具體分析，旨在全面有效進(jìn)行偏差的有效控制。

3.4 實(shí)際應(yīng)用效果分析

第一，能全面保障實(shí)現(xiàn)巷道快速掘進(jìn)的工作，在傳統(tǒng)的模式下，施工項(xiàng)目特別容易受到探放水施工工藝等多方面的影響，總體來看的平均掘進(jìn)速度為 5.6m/d。相比而言，借助于定向鉆探技術(shù)的優(yōu)勢，能有效起到良好的快速掘進(jìn)的要求，基本不影響巷道掘進(jìn)，這種情況下的巷道掘進(jìn)速度能實(shí)現(xiàn)9.8m/d，能滿足巷道的安全性要求。

第二，能有效保障鉆孔施工周期及工程量的全面脫酸。借助于定向鉆探技術(shù)的優(yōu)勢，相比而言，能大大縮短施工工程量，比傳統(tǒng)模式縮短了4325米，也節(jié)省了施工周期12天，總體的施工強(qiáng)度大大降低，并且具有很高的施工效率。

第三，具有比較高的探放水效率。在選擇定向鉆探技術(shù)的基礎(chǔ)上，涉及到的定向鉆孔為濕孔，相應(yīng)的防水壓力為1.25MPa，放水量基本上預(yù)計(jì)積水量大體相等。在進(jìn)行巷道后期的過程中，會(huì)存在著頂板的局部淋水情況，總體上并沒有影響到巷道掘進(jìn)施工的情況，能對(duì)于覆采空區(qū)水患問題基本上予以消除。

4 結(jié)束語

綜上所述，結(jié)合工程實(shí)例，探討了運(yùn)輸順槽掘進(jìn)前期中開展探放水施工中存在的諸多問題，在此基礎(chǔ)上，從實(shí)際工況條件出發(fā)，論述了采用定向鉆探技術(shù)方案的具體措施。從應(yīng)用的實(shí)際效果表明，借助于定向鉆探技術(shù)的優(yōu)勢，能全面保障實(shí)現(xiàn)預(yù)期的施工要求，有效促進(jìn)探放水施工效率，值得在今后進(jìn)一步進(jìn)行推廣應(yīng)用。

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