坑道鉆進(jìn)技術(shù)在礦井地質(zhì)找煤中的應(yīng)用

葛 亮

（山西省陽(yáng)煤集團(tuán)裕泰煤業(yè)有限公司， 山西 陽(yáng)泉 045000）

引言

隨著我國(guó)礦井行業(yè)的快速發(fā)展，人們對(duì)礦井勘探的要求也逐漸提高。隨著時(shí)代的發(fā)展，傳統(tǒng)的礦井地質(zhì)找煤方法已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足當(dāng)今時(shí)代對(duì)礦井地質(zhì)找煤的要求，加上我國(guó)對(duì)于礦井地質(zhì)找煤技術(shù)的重視程度不夠，導(dǎo)致礦井地質(zhì)找煤的效率始終無(wú)法提高。為從根本上解決這一問(wèn)題，就需要對(duì)目前我國(guó)礦井地質(zhì)找煤的現(xiàn)狀進(jìn)行正確認(rèn)識(shí)。

1 礦井地質(zhì)找煤現(xiàn)狀

在實(shí)際礦井找煤的工作中，由于施工人員的工作不規(guī)范，經(jīng)常出現(xiàn)丟煤漏煤的現(xiàn)象，導(dǎo)致礦井產(chǎn)煤的效率始終無(wú)法提高。根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，我國(guó)在未來(lái)十年中煤礦的總產(chǎn)煤量將會(huì)減少48萬(wàn)t。由此可以看出，現(xiàn)在如果不對(duì)礦井地質(zhì)找煤工作進(jìn)行管理，未來(lái)我國(guó)礦井行業(yè)的產(chǎn)煤量將會(huì)進(jìn)入負(fù)增長(zhǎng)階段。傳統(tǒng)的礦井地質(zhì)找煤手段主要分為兩種類(lèi)型，第一種類(lèi)型是礦井內(nèi)部施工，第二種類(lèi)型是礦井外部施工。這兩種方法都能夠達(dá)到礦井找煤的目的，但是在實(shí)際施工過(guò)程中這兩種施工方式的應(yīng)用成本過(guò)高，使用時(shí)間較長(zhǎng)，造成最終的礦井找煤效率始終無(wú)法提高。隨著科技的發(fā)展，我國(guó)許多礦井施工單位運(yùn)用了坑道鉆進(jìn)技術(shù)，這種技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)相比具有操作成本低以及施工質(zhì)量高等特點(diǎn)。

2 坑道鉆進(jìn)技術(shù)設(shè)備的選擇

要想進(jìn)一步提高坑道鉆進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用效率，就要對(duì)坑道鉆進(jìn)技術(shù)的設(shè)備質(zhì)量進(jìn)行全面提升。設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量直接決定著該種技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用效果，由此可以看出，設(shè)備對(duì)技術(shù)應(yīng)用的重要性。在對(duì)設(shè)備進(jìn)行選擇的過(guò)程中，要根據(jù)施工環(huán)境的實(shí)際情況對(duì)設(shè)備進(jìn)行科學(xué)的選擇，例如，該施工要求在施工區(qū)域鉆12個(gè)孔，并且鉆孔的深度在610 m左右，其中地下的煤層共有14層，煤芯的采取率在83%左右。在這種情況下，為了能夠更加直觀地看出各個(gè)鉆孔的施工質(zhì)量，以其中兩個(gè)鉆孔的施工情況為例進(jìn)行分析，將其分別稱(chēng)為一號(hào)鉆孔和二號(hào)鉆孔。

其中一號(hào)鉆孔中包括兩個(gè)孔號(hào)，分別為231號(hào)以及170號(hào)，鉆孔深度分別為62 m以及79 m。方位角度分別為137°以及123°，傾斜角都為0°。見(jiàn)煤深度為58 m以及76 m，煤層厚度為0.56 m和0.68 m，煤芯采取率為80%和65%，新增煤量值為18萬(wàn)t和10萬(wàn)t。二號(hào)鉆井包括兩個(gè)孔號(hào)，分別為220號(hào)以及185號(hào)。其中220號(hào)的鉆孔深度為35 m，185號(hào)的鉆孔深度為74 m。方位角度分為為230°以及210°，傾斜角度分別為33°和18°。見(jiàn)煤深度為27 m以及69 m，煤層厚度為0.96 m以及0.74 m，煤芯采取率為95%和95.5%，新增煤量值為5 t。通過(guò)以上數(shù)據(jù)能夠看出，在不同施工環(huán)境中達(dá)到的最終施工效果也不同，所以施工團(tuán)隊(duì)在選擇施工設(shè)備的過(guò)程中，要對(duì)施工環(huán)境進(jìn)行全面分析[1]。

3 坑道鉆進(jìn)技術(shù)應(yīng)用的技術(shù)措施

坑道鉆進(jìn)技術(shù)的措施主要包括兩方面內(nèi)容，第一方面，施工孔結(jié)構(gòu)的選擇，根據(jù)不同的施工孔結(jié)構(gòu)選擇不同的施工設(shè)備，這樣能夠有效提高施工效率。例如，在底層開(kāi)孔完整的施工區(qū)域，可以應(yīng)用直徑為59 mm或者36 mm的鉆具進(jìn)行開(kāi)挖，通常情況下采用一挖到底的開(kāi)挖方式。當(dāng)施工環(huán)境中的結(jié)構(gòu)遭到破壞時(shí)，由于施工環(huán)境中的巖石碎片較多，所以在選擇施工設(shè)備的過(guò)程中可以采用分層開(kāi)挖的方式。在挖掘初期階段，利用直徑為59 mm的設(shè)備進(jìn)行施工，在挖掘深度到達(dá)完整的結(jié)構(gòu)層后，可以更換直徑為55 mm的施工設(shè)備，最后，更換直徑為36 mm的施工設(shè)備進(jìn)行挖掘。由此可以看出，在不同施工孔結(jié)構(gòu)中要選擇不同的施工方式，只有這樣才能提高施工質(zhì)量。第二方面，在選擇沖洗液的過(guò)程中，也要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。例如，在完整層中，可以選擇無(wú)固相沖洗液。在地勢(shì)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的區(qū)域，可以選擇低固相清洗液。對(duì)清洗液進(jìn)行科學(xué)的選擇，最終達(dá)到清洗標(biāo)準(zhǔn)。

4 坑道鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)的選擇

坑道鉆進(jìn)技術(shù)的參數(shù)主要由施工環(huán)境以及鉆孔直徑?jīng)Q定。鉆進(jìn)參數(shù)主要包括鉆壓、泵量以及轉(zhuǎn)速。目前，可將鉆進(jìn)技術(shù)可大致分為繩索鉆進(jìn)技術(shù)以及雙管鉆進(jìn)技術(shù)，下面將對(duì)繩索鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)與雙管鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)在不同環(huán)境中的選擇情況進(jìn)行對(duì)比。本文將施工環(huán)境分為軟、硬兩種，繩索鉆進(jìn)技術(shù)在施工環(huán)境較軟區(qū)域的鉆壓為3～4 MPa，泵量為30～40 L/min，轉(zhuǎn)速為490 r/min。在施工環(huán)境較硬的施工區(qū)域，鉆壓為6～8 MPa，泵量與轉(zhuǎn)速與上一種情況相同。雙管鉆進(jìn)技術(shù)在較軟施工區(qū)域的鉆壓為3～4 MPa，泵量為 30～40 L/min，轉(zhuǎn)速為 488 r/min。在施工環(huán)境較硬的區(qū)域，轉(zhuǎn)壓為4～5 MPa，泵量為30～40 L/min，轉(zhuǎn)速為830 r/min。經(jīng)過(guò)對(duì)以上數(shù)據(jù)的分析能夠得出，不同施工環(huán)境中最終的施工效果也有所不同。要想進(jìn)一步提高施工質(zhì)量，首先要對(duì)施工環(huán)境進(jìn)行全面了解，并對(duì)其中的地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，確定其為軟土層還是硬土層，然后根據(jù)實(shí)際施工環(huán)境科學(xué)地選擇技術(shù)參數(shù)[2]。

5 坑道鉆進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用效果分析

通過(guò)對(duì)比的方式對(duì)坑道鉆進(jìn)技術(shù)與傳統(tǒng)鉆進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用效果進(jìn)行分析（見(jiàn)表1）。以文中的工程概況為例，從經(jīng)濟(jì)效果與施工周期兩個(gè)方面進(jìn)行分析。第一方面，經(jīng)濟(jì)效益，坑道鉆機(jī)技術(shù)在本次施工中共計(jì)使用成本為9.5萬(wàn)元，鉆井的深度為610 m。傳統(tǒng)的技術(shù)則需要投入資金成本32萬(wàn)元，鉆井的深度為630 m。同時(shí)，使用傳統(tǒng)技術(shù)手段需要制作6個(gè)鉆井孔，每個(gè)鉆井孔的工程量在450 m左右，并且在鉆井的過(guò)程中需要經(jīng)過(guò)不同類(lèi)型的土層，這無(wú)疑增加了施工難度以及施工成本。通過(guò)數(shù)據(jù)的對(duì)比能夠看出，坑道鉆進(jìn)技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)相比能夠節(jié)省21萬(wàn)元左右，但是總體的施工量卻僅僅相差20 m。由此可以看出，運(yùn)用坑道鉆進(jìn)技術(shù)能夠有效降低工程投入的成本，進(jìn)而提高工程的經(jīng)濟(jì)效益。另一方面，使用坑道鉆進(jìn)技術(shù)的每天的施工量在25 m左右，將總工程量按照600 m計(jì)算，則需要24 d。傳統(tǒng)的施工技術(shù)每天的施工量為6 m，還是將總工程量按照600 m計(jì)算，則需要100 d左右才能完成施工。由此可以看出，在總施工量相同的情況下，坑道鉆進(jìn)技術(shù)的施工時(shí)間相比于傳統(tǒng)技術(shù)的施工時(shí)間來(lái)說(shuō)少了70 d左右，由此可以看出，坑道鉆進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用能夠有效縮短施工周期。

表1 不同施工類(lèi)型的技術(shù)參數(shù)

6 結(jié)論

1）通過(guò)數(shù)據(jù)的對(duì)比能夠看出，坑道鉆進(jìn)技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)相比能夠節(jié)省21萬(wàn)元左右，降低了工程投入的成本，進(jìn)而提高工程的經(jīng)濟(jì)效益。

2）在總施工量相同的情況下，坑道鉆進(jìn)技術(shù)的施工時(shí)間相比于傳統(tǒng)技術(shù)的施工時(shí)間來(lái)說(shuō)少了70 d左右，由此可以看出，坑道鉆進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用能夠有效縮短施工周期。