鉆孔測(cè)斜的分析與應(yīng)用

摘要：通過(guò)對(duì)全方位測(cè)斜儀在井下鉆孔的使用情況，分析如何在礦井生產(chǎn)中使用好測(cè)斜儀，測(cè)斜儀在地質(zhì)孔、穿層孔等使用效果較好，并就測(cè)斜儀使用過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題提出以后的關(guān)于全方位測(cè)斜儀的研究方向。

關(guān)鍵詞：全方位測(cè)斜儀 在地質(zhì)孔 穿層孔應(yīng)用情況

1 概述

在煤礦生產(chǎn)中，煤與瓦斯突出問(wèn)題始終是威脅礦井作業(yè)安全的一個(gè)隱患。為了提高井下作業(yè)安全系數(shù)，業(yè)界已嘗試通過(guò)各種措施來(lái)解決這一安全隱患。現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)礦業(yè)單位普遍推崇采前鉆孔預(yù)抽放瓦斯釋放煤巖層中瓦斯壓力的方式來(lái)消除這一隱患。但是如何檢測(cè)鉆孔鉆進(jìn)方向是否與設(shè)計(jì)方向一致，以達(dá)到預(yù)期抽放目的，則成為當(dāng)前必須解決的一項(xiàng)技術(shù)難題。為此，業(yè)界開發(fā)設(shè)計(jì)了一個(gè)輔助儀器——鉆孔測(cè)斜儀，用以解決這一技術(shù)難題。在科技日益發(fā)達(dá)的現(xiàn)代社會(huì)，煤礦生產(chǎn)中受控定向鉆進(jìn)技術(shù)研究不斷創(chuàng)新，礦井超前勘探精確的工程鉆探施工規(guī)模的持續(xù)拓展，對(duì)鉆孔軌跡的測(cè)量精度要求越來(lái)越高，在此情況下，全方位測(cè)量鉆孔傾角和方位角的儀器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，不僅大大提高了測(cè)量精度，而且使上仰、下俯、垂直、水平各種鉆孔測(cè)量活動(dòng)成為可能，為儀器在井下作業(yè)廣泛應(yīng)用埋設(shè)了良好的伏筆。

80年代初期人們研發(fā)了全方位鉆孔測(cè)斜儀。至今，該儀器在礦井作業(yè)中應(yīng)用的二十多年間，投入百萬(wàn)經(jīng)過(guò)三次技術(shù)改造，才設(shè)計(jì)出當(dāng)前的第三代YHQ-X型全方位鉆孔測(cè)斜儀。該儀器可直接在井下鉆孔進(jìn)行無(wú)纜測(cè)斜。另外，通過(guò)鉆桿推送探管，也能使用電纜測(cè)斜。系統(tǒng)應(yīng)用了先進(jìn)的單片機(jī)技術(shù)和一些新元件，雖然構(gòu)造一如既往的簡(jiǎn)單，但性能和精度都有所改善，測(cè)斜效果良好。

第三代YHQ-X型全方位鉆孔測(cè)斜儀的工作原理是，儀器外殼（探管）傾斜后，掛在殼內(nèi)的重垂器的垂直狀態(tài)不變，重垂器與一微型“滑動(dòng)變阻器”（即電位器）聯(lián)動(dòng)，滑動(dòng)變阻器的動(dòng)臂隨著傾角的變化也發(fā)生線性改變。滑動(dòng)變阻器的動(dòng)臂變化量與傾角的正比關(guān)系在制造儀器時(shí)已提前設(shè)定，滑動(dòng)變阻器的電阻值在測(cè)量的另一端測(cè)得，實(shí)際反映的是傾角，而不是其他。此外，探管中安裝了套羅盤系統(tǒng)，在實(shí)際操作中可按照上述測(cè)量方法通過(guò)電纜告知操作人員探管的“傾斜磁方位角”。通過(guò)觀察地理位置與地磁位置的變換，操作者（或電腦）會(huì)迅速鎖定探管的地理傾斜方位角，進(jìn)而確定傾斜角的實(shí)際大小數(shù)。

2 潘三礦全方位鉆孔測(cè)斜儀的使用情況

2.1 驗(yàn)證情況 全方位鉆孔測(cè)斜儀自2008年引入潘三礦以后，先是被應(yīng)用在了煤層底板抽排巷層位控制孔中，在1792（3）底板抽排巷施工層位控制孔時(shí)，鉆孔傾斜度可借助全方位鉆孔測(cè)斜儀測(cè)得。結(jié)束某一階段的施工后，可通過(guò)錨桿鉆機(jī)垂直頂板施工探眼，參照巷道與煤層法距對(duì)比數(shù)據(jù)，以求證鉆孔測(cè)斜數(shù)據(jù)是否客觀、準(zhǔn)確（詳見圖1）。

2.2 使用效果 全方位鉆孔測(cè)斜儀應(yīng)用在礦井生產(chǎn)以后，我單位利用該儀器陸續(xù)對(duì)穿層孔、地質(zhì)前探孔、揭煤鉆等施測(cè)，并進(jìn)行了CAD上圖分析，發(fā)現(xiàn)了鉆孔偏斜軌跡，繼而對(duì)鉆孔參數(shù)進(jìn)行了合理的調(diào)整，以確保鉆進(jìn)情況滿足預(yù)期要求，從而通過(guò)地質(zhì)鉆孔得到準(zhǔn)確的煤層與斷層的賦存情況。

3 穿層孔測(cè)斜資料分析與應(yīng)用

3.1 穿層孔測(cè)斜資料分析 放底板抽排巷作業(yè)過(guò)程中的穿層孔實(shí)際就是用以釋放上部煤層瓦斯壓力的卸壓孔。被保護(hù)巷道的兩側(cè)規(guī)律地布有穿層孔的見煤點(diǎn)，鉆進(jìn)過(guò)程中如果鉆孔偏斜，穿層孔的卸壓能力會(huì)受到嚴(yán)重的影響。通過(guò)全方位鉆孔測(cè)斜儀量測(cè)鉆孔傾斜度以后，再借助CAD上圖確定穿層孔的偏斜軌跡和煤層賦存情況，穿層孔平面位置一旦偏離了設(shè)計(jì)要求，可及時(shí)糾偏，以確保穿層孔的卸壓效果良好（見圖2）。

3.2 穿層孔測(cè)斜資料分析應(yīng)用與驗(yàn)證 每組穿層測(cè)斜孔經(jīng)CAD上圖后，可以在剖面圖上明確表示被保護(hù)巷道對(duì)應(yīng)煤層的厚度和底板標(biāo)高；N組穿層孔上圖后，被保護(hù)巷道對(duì)應(yīng)煤層巷道方向的煤層坡度及煤層的厚度就可以標(biāo)示在被保護(hù)巷道對(duì)應(yīng)煤層剖面圖上，如果剖面圖反映出煤層巷道方向的坡度和煤層厚度偏離了設(shè)計(jì)要求，則與異常組別相鄰的未測(cè)斜孔同樣要進(jìn)行CAD上圖分析，煤層賦存情況主要反映在鉆孔剖面上，通過(guò)鉆孔剖面的分析可以實(shí)時(shí)了解煤層的構(gòu)造或厚度，可據(jù)此商榷鉆進(jìn)方案。比如，17171（1）軌順保護(hù)巷穿層孔施工中，四、五組煤層賦存情況異常，與17171（1）軌順保護(hù)巷實(shí)見斷層Fe3 262°∠22～41°H=2.2m上延大致相同，由此斷定四、五組之間的應(yīng)該是斷層11-2煤的位置。而后通過(guò)實(shí)際鉆探證實(shí)了該判斷的準(zhǔn)確性。

4 存在問(wèn)題

一是鉆孔孔口磁方位角的定位受孔口鐵器干擾而偏離了實(shí)際位置，上圖分析前須去除孔口兩個(gè)點(diǎn)的磁方位角才能進(jìn)行正確的分析；二是實(shí)際操作中，鉆機(jī)型號(hào)及壓力的大小以及鉆桿等諸多因素影響鉆孔實(shí)際傾角的上下變化（人為操作也是影響因素之一），要總結(jié)鉆孔傾角上下變化的規(guī)律，必須將這些影響因素一一清除。

5 結(jié)論

全方位測(cè)斜儀是礦井作業(yè)主要的生產(chǎn)設(shè)備。通過(guò)該儀器可直接測(cè)定地質(zhì)鉆孔的偏移軌跡，繼而了解煤層的賦存情況，以便科學(xué)地開展地質(zhì)前探和瓦斯治理工作。

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