定向鉆進(jìn)過破碎帶軌跡精確控制技術(shù)研究

郝玉祥 吳劉洋 羅虎

摘 要：結(jié)合祁東煤礦8231工作面定向鉆孔施工現(xiàn)狀，針對過破碎帶軌跡控制問題，采用數(shù)據(jù)分析，工具面向角調(diào)整，施工過程控制等方法使鉆孔能自始至終保證沿設(shè)計軌跡施工 ，解決了鉆孔過破碎帶軌跡偏差問題，實(shí)現(xiàn)了定向鉆進(jìn)軌跡精確控制。

關(guān)鍵詞：高位定向長鉆孔;偏差分析;施工方法;軌跡控制

一、施工地點(diǎn)概況

8231工作面位于井田東翼一水平三采區(qū)，為三采區(qū)82煤首采面，走向布置，工作面上方為7131采空區(qū)、7130機(jī)巷，法距約30～33m。工作面起止標(biāo)高–421.5～464.1m，外段面寬160m（平距），走向長440m。82煤： 黑色，多呈粉末狀，碎塊狀，內(nèi)生裂隙發(fā)育，以暗煤為主，局部受巖漿巖侵蝕。巷底距9煤法距約10m，巷頂距81煤法距約10m。頂板為淺灰色細(xì)砂巖，上部夾泥巖條帶顯水平層理，厚26.18～31.89m，局部存在一層泥巖偽頂，普氏硬度系數(shù)為13。

工作面整體為單斜構(gòu)造，82煤層產(chǎn)狀變化較大，煤層傾向在340°～20°之間，傾角8～14°，平均為11°。風(fēng)巷外段在掘進(jìn)過程中揭露5條斷層。

為有效治理工作面采空區(qū)瓦斯，特于8231風(fēng)巷外段一處鉆場施工長距離高位定向鉆孔抽采瓦斯的措施。

二、鉆孔施工情況

鉆孔設(shè)計施工4個鉆孔，鉆孔軌跡誤差±2m，4# 鉆孔施工情況：該孔設(shè)計終孔位置水平控制在風(fēng)巷向下49m，層位控制在82煤頂板向上14m。實(shí)際軌跡水平位移距離風(fēng)巷47.8m，與設(shè)計偏差1.2m。實(shí)際控高14.7m，與設(shè)計偏差0.7m，過破碎帶范圍，偏差最大值為4m，超出誤差允許范圍，鉆孔軌跡見下圖2-1、2-2。

三、偏差分析及糾偏措施

結(jié)合實(shí)際分析，偏差因素主要包括以下幾個方面：

（1） 地層因素：過斷層處巖層分離，巖石硬度變化大，鉆頭具有趨軟性，導(dǎo)致軌跡不可控。

（2） 人員因素：工具面向角調(diào)整有誤，未能及時分析誤差，反扭矩力及螺桿馬達(dá)自重因素未綜合考慮。

經(jīng)研究，采取如下措施降低偏差：

1、超前調(diào)整，該處斷層位置及空間結(jié)構(gòu)明確，通過超前調(diào)高鉆孔軌跡方式減弱過破碎帶下降趨勢。

2、調(diào)整工具面向角，結(jié)合鉆孔巖性及不同孔深階段鉆桿反扭矩力，精確調(diào)整工具面向角，確保螺桿馬達(dá)摒除影響因素后按照設(shè)計軌跡施工。

3、控制沖洗液量與鉆進(jìn)速度，鉆孔施工不同階段結(jié)合巖石軟硬程度及破碎程度，控制沖洗液量和鉆進(jìn)速度降低因人員施工因素造成的軌跡偏差。

四、應(yīng)用效果對比分析

結(jié)合4# 鉆孔施工情況及偏差分析，采取糾偏措施后施工3# 鉆孔，具體施工情況如下：3# 孔設(shè)計終孔位置水平控制在風(fēng)巷向下30m，層位控制在82煤頂板向上14，實(shí)際軌跡水平位移距離風(fēng)巷30.2m，與設(shè)計偏差0.2m。實(shí)際控高14.3m，與設(shè)計偏差0.3m，過破碎帶范圍最大誤差±1m，符合設(shè)計要求，圖見4-1、4-2

五、結(jié)論及建議

定向鉆進(jìn)軌跡因受地層、鉆機(jī)、人為等因素影響導(dǎo)致軌跡與設(shè)計偏差較大，無法做到精確施工，通過偏差因素分析，采取控制工具面向角調(diào)整、軌跡調(diào)整、施工流程優(yōu)化等可有效減少軌跡偏差。

綜上，采用高位定向長鉆孔過破碎帶期間，通過結(jié)合地質(zhì)條件和鉆機(jī)影響因素找出影響關(guān)鍵因素，在過破碎帶定向鉆進(jìn)軌跡控制方面具有極大的推廣使用價值。

參考文獻(xiàn)：

[1]《 ZDY12000LD 型煤礦用履帶式全液壓坑道鉆機(jī)》Q/MKYX065—2014

作者簡介：

郝玉祥（1988-），男，安徽宿州人，助理工程師，2014年畢業(yè)于中國礦業(yè)大學(xué)采礦工程專業(yè)，現(xiàn)在皖北煤電集團(tuán)祁東煤礦從事鉆探技術(shù)工作.