探討鉆探技術在煤礦井下防治水中的應用

張 珂 徐延軍 趙建明 / 山東東華能源有限責任公司葛亭煤礦

探討鉆探技術在煤礦井下防治水中的應用

張 珂 徐延軍 趙建明 / 山東東華能源有限責任公司葛亭煤礦

文章先對常見的煤礦井下防治水鉆探工藝進行了分析，然后對具體鉆探技術在煤礦井下防治水中的應用作了詳細的闡述與研究。

應用；鉆探技術；地質；水文；防止水透

一、比較常見的煤礦井下防治水鉆探工藝

目前我們比較常見的煤礦井下的防治水鉆探的工藝有:全煤層孔螺旋鉆桿鉆進、高角度的上仰孔鉆進、斜下孔鉆進、松軟層跟管鉆進這幾種。但是我們要清晰的認識到，如何把以上幾種鉆探技術應用到應對不同地質環境和水文環境中，這是需要根據具體的實踐環境而定的。下面，就會以上這幾種鉆探技術的應用進行了詳細的闡述與研究。

二、具體鉆探技術在煤礦井下防治水中的應用

（一）全煤層孔螺旋鉆桿鉆進技術的具體應用和說明

全煤層孔螺旋鉆桿鉆進技術指的是全孔在煤層內鉆進的情況下，進行充分鉆進。在這種地質條件下煤層相當程度上比較松軟，如果采取另外一種方式來進行鉆孔必然會造成難度加大的問題，而且由于地質和水文環境復雜，鉆頭無法探測到內部環境的具體情況，這樣不但加快完成了鉆孔，在這種復雜的環境下，還能保證勘探人員的安全。全煤層鉆進是一種干鉆技術，它主要是利用了鉆機所產生的強大動力來巧妙的將能量進行完整傳遞，這樣做的好處在于用一種不會將鉆屑留在孔內的形式很方便的完成鉆孔，而不會出現任何的故障問題。也在這種運作過程中形成了類似于螺旋機的運行方式。在過去我們主要應用的老式的鉆孔技術，這些老式鉆孔技術不但會加劇孔本身的垮塌可能性，還有可能對鉆機造成損傷，減少鉆機的使用壽命。傳統的鉆孔技術都會產生很大噪音和振動，在鉆孔過程中對孔壁造成極其不利的影響，而這種技術減少了這種干擾。

（二）高角度上仰孔鉆進

高角度上仰孔鉆進技術指的是當目標與施工位置處在一種比較垂直上下的鉆進技術，但是這種方法的使用有比較限制的一點是:高角度上仰孔鉆進用來鉆孔的同時應該選擇頂板條件較好的位置，如果選擇條件較差，有可能會造成任務失敗，從而引起整個鉆孔任務功虧一簣。另外由于這種技術的使用是處于一種比較危險的境地，所以應該提前做好準備工作，例如要提前做好各個頂板的防護，固定好腳手架以避免石塊墜落傷人的情況發生。高角度上仰孔鉆進技術本身就是一項比較高難度的鉆進技術，必須要求嚴格才能保障所有工作人員的安全和任務的完成度。這樣做的原因在于，如果不遠離，會加大鉆孔的風險，高度的威脅下將會造成人身安全的隱患。整個過程中需要加入一個達到標準長度的導正器達到預期效果。這樣做一根套管到下方將會做到降低孔口高度的良好效果。筆者對于這項技術的優點評價有幾點:第一，這項技術實現了在高難度下的鉆進技術，積累了實踐經驗，更加方便了以后的鉆孔研究。第二，這項技術所完成的鉆孔，將會是其他技術所不能比擬的，主要是因為高角度下的精細將會做得更好，實現了難度與效果的雙向結合。

（三）定向斜下孔鉆進技術的具體應用和說明

所謂定向斜下孔鉆進技術就是需要在預定的方位上設置斜向機器的位置，這樣方便提前預知作業的具體方位，然后再根據實際方位測試出斜向機器的孔底位置，兩種數據進行比較就可以知道兩者誤差，然后再對其進行更正。通過對定向斜下孔鉆進技術的概念認知我們應該清楚了，當鉆機到達相應位置后，需要有線隨鉆斜測儀才能探測出真實數據，直到兩者的坐標合二為一，也就是完全符合以后就可以開始真正的鉆孔工作，螺旋鉆到達不定向接頭的位置之后進行有線斜測儀的定位，在監控這邊就會顯示出鉆孔的工具和三維坐標方位角。這里需要說明的，即便是鉆孔設備和技術做到最好還是會有誤差的存在，為什么，因為地質環境的復雜導致的，特別的還有地下的水文環境，地下暗河、水道、水源等等情況，就算是提前做過相應的地質情況調查，但實際操作中還是有可能出現這些情況。斜下鉆孔鉆進時由于是通過順層的方式鉆進加上地質層中的巖層自重作用，很有可能大幅度降低成孔率，而且更大的危險是，還有可能引發水透，對設備和探查人員造成安全威脅。為了防止這種情況的發生，我們可以采取以下措施來防止:首先，萬一由于機器本身故障發生意外問題，這樣我們就必須馬上接通高壓電來啟動強風吹散孔底的殘渣粉末，等到設備恢復工作，就可以將鉆桿拔出，解除危機。

（四）松軟層跟管鉆進技術的應用和具體說明

松軟層跟管鉆進技術是一種比較特殊的跟管鉆進技術，他講究的在鉆進的同時壓入或者旋轉下入套管，這種無論是對輔助設備還是技術人員的要求都比較高。但是在實際操作中又有一些不同之處，實際操作中會遇到松軟層，在這種情況下，又必須要分成兩種形式來討論:一般鉆孔都不會遇到特別復雜的地質層，而且在清楚的調查當地的地質層之后，但是地下情況復雜時，調查結果有可能就會失真，比如會由于當地氣象原因造成土地含水量過大，這樣就給鉆進帶來了一定的難度。第一種就是鉆孔的時候突然就遇到松軟層，這種情況特別罕見，不禁加大了開孔的難度，而且會拖延開孔的最佳時機，這時候需要做的就是使用松軟層的跟管鉆進技術，使用這種技術需要注意的就是，一邊鉆進一邊下套管，這里要特別注意，不能將兩者交接在一起，因為鉆機是不能夠與套管連接過于緊密，這樣就會很容易讓套管隨著鉆機深陷鉆孔，這樣不僅會對設備造成損壞，還會破壞原有完好的鉆孔。所以只要一邊鉆進一邊下套管，等到這一口徑的完成馬上換成下一口徑繼續進行。第二，要是遇到一開鉆就碰到松軟層，那就要配置相應的筒狀合金鉆頭，按照標準要求鉆進，更替口徑交替鉆進，通過鉆進之后的松解螺旋頭的操作來達到鉆孔要求即可。

（五）鉆探設備選定

為提高礦井超前探功效，采用井下深孔定向鉆機實施超前探工程。定向鉆機由鉆機機身、移動泵站與隨鉆測量系統三部分組成，鉆機機身由廠家提供，為礦用履帶式全液壓坑道鉆機，最大額定轉矩12000N·m、額定轉速50～150r/min，適用于鉆進大直徑近水平長鉆孔及1500m以上超長定向鉆孔。移動泵站由礦井已有的噴霧泵改造而成，最大輸出泵量560L/min。隨鉆測量裝置由防爆計算機、防爆鍵盤、防爆數據存儲器和探管四部分組成，在孔底馬達鉆進過程中，將探管連接在孔底馬達后，在需要進行數據測量時，防爆計算機通過通纜鉆桿和通纜水便向孔內探管供電并下工作指令，探管啟動工作并采集鉆孔傾角、方位角、工具面向角等數據通過通纜鉆桿和水便傳送到防爆計算機，通過裝置軟件的分析處理，在防爆計算機顯示器上顯示鉆孔參數、設計軌跡、實鉆軌跡等信息，通過系統軟件可實現裝置分析、數據處理、數據測量并以數字量形式進行顯示、存貯、通信、處理分析成圖等功能。數據測量結束后，防爆計算機停止為孔內探管供電，探管停止工作。

三、結語

綜上所述，所有的煤礦井下防治水所應用的鉆探技術都是探查人員安全的生命保障，無論如何，都應該加大研究這方面的專業技術，只有技術上不斷跟進，操作上不斷縮小誤差，遵循客觀規律才能從根本上保障勘探人員生命安全，鉆探企業的財產安全，以及鉆孔技術的圓滿完成。最后做到最大程度的防止煤礦井下的水透現象。

[1]楊紅明．鉆探技術在煤礦井下防治水中的應用[J]．環球人文地理，2014(16):48．

[2]白鑫．鉆探技術在煤礦井下防治水中的應用研究[J]．中國機械，2014(23):108～109．