钻探技术在煤矿井下防治水中的应用 李舜

钻探技术在煤矿井下防治水中的应用李舜

发表时间：2019-05-29T13:57:03.050Z 来源：《防护工程》2019年第4期作者：李舜

[导读] 近年来，煤矿井下透水事故呈现出多发的事态，一直困扰企业安全生产，威胁员工生命安全，已经受到了社会的高度关注。

河南能源化工集团焦煤公司防治水中心河南省焦作市 454191

摘要：煤炭行业是我国的重要支撑行业，钻探技术是煤矿开采中最常用的手段。虽然煤矿有关部门已经制定了钻探技术的操作要求，但是由于它的工作流程较多且工作复杂，会使煤矿出现水害问题。所以一定要做好钻探技术施工前的准备工作，然后认真对待操作中的每一个步骤，最后要处理好钻孔的出水现象，这样就能使煤矿的开采工作顺利安全地进行。本文对钻探技术在煤矿井下防治水中的应用进行分析。

关键词：钻探技术；煤矿井下；防治水；应用

近年来，煤矿井下透水事故呈现出多发的事态，一直困扰企业安全生产，威胁员工生命安全，已经受到了社会的高度关注。防治水工作在井下广泛开展但缺乏科学指导，设备的更新，技术上的跟进研究，亟待解决。煤矿井下防治水所应用的钻探技术不仅要高质量的完成勘测需求，同时要保障工作人员生命安全，避免由于操作失误、判断失误引发的事故。根据不同的矿井条件，做好排查、准备工作，选择适应于本矿井的钻探技术，有利于工程的顺利进行。

1比较常见的煤矿井下防治水钻探工艺

目前我们比较常见的煤矿井下的防治水钻探的工艺有：全煤层孔螺旋钻杆钻进、高角度的上仰孔钻进、斜下孔钻进、松软层跟管钻进这几种。但是我们要清晰的认识到，如何把以上几种钻探技术应用到应对不同地质环境和水文环境中，这是需要根据具体的实践环境而定的。下面，就会以上这几种钻探技术的应用进行了详细的阐述与研究。

2钻探技术应用于煤矿井下防治水中的优势

将钻探技术应用于煤矿井下防治水工作中的根本目的在于为生产服务，而科学性、有效性、灵活性、机动性以及快速性则是钻探技术应用过程中的基本要求。钻探技术主要拥有以下几点优势：第一，占用空间较小。钻探设备的高度与宽度通常都控制在3m以下；第二，钻探设备机身轻便，大件在搬运过程中可以拆成小件来进行；三是钻探设备安全系数较高、结构简单、易于操作。

3在煤矿井下采用钻探技术进行防治水的具体应用

3.1煤矿探放水作业

在探放水时，选用ZDY3200S或ZDY4000S型钻机，SGB6-10型三缸单作用柱塞式泵。施工步骤如下：使用Φ133mm无岩芯钻头开孔（如钻孔内出现塌孔、卡钻等情况无法进行正常钻进时，则使用Φ133mm取芯钻头进行钻进），带水打5-10m。将准备好的Φ108mm套管再次检查，利用管钳将Φ108mm套管送入孔内，套管之间丝扣必须拧紧，必要时在丝扣处系上棉线。如人工向孔内送套管难度较大时，可利用钻机向孔内送入套管，但送套管过程中，套管与钻机接触面必须垫木板或使用与套管直径相匹配的螺丝头，防止送套管过程中损坏套管丝扣或使套管变形。用比重不低于1.48的水泥浆封固，凝固24h（若使用水泥、水玻璃双液浆封固，凝固6h）后扫孔至原孔底以下0.5～1m，进行耐压试验，耐压试验压力不低于2MPa，持续时间不少于30min，以套管不松动，钻孔周围不渗水为合格，否则重新加固。在孔口安装孔口牌并安装好防喷水装置或放水截门后，用Φ94mm无岩芯钻头带水打至设计深度。

3.2松软层跟管钻进技术的应用和具体说明

松软层跟管钻进技术是一种比较特殊的跟管钻进技术，它讲究的在钻进的同时压入或者旋转下入套管，这种无论是对辅助设备还是技术人员的要求都比较高。但是在实际操作中又有一些不同之处，实际操作中会遇到松软层，在这种情况下，又必须要分成两种形式来讨论:一般钻孔都不会遇到特别复杂的地质层，而且在清楚的调查当地的地质层之后，但是地下情况复杂时，调查结果有可能就会失真，比如会由于当地气象原因造成土地含水量过大，这样就给钻进带来了一定的难度。第一种就是钻孔的时候突然就遇到松软层，这种情况特别罕见，不禁加大了开孔的难度，而且会拖延开孔的最佳时机，这时候需要做的就是使用松软层的跟管钻进技术，使用这种技术需要注意的就是，一边钻进一边下套管，这里要特别注意，不能将两者交接在一起，因为钻机是不能够与套管连接过于紧密，这样就会很容易让套管随着钻机深陷钻孔，这样不仅会对设备造成损坏，还会破坏原有完好的钻孔。所以只要一边钻进一边下套管，等到这一口径的完成马上换成下一口径继续进行。第二，要是遇到一开钻就碰到松软层，那就要配置相应的筒状合金钻头，按照标准要求钻进，更替口径交替钻进，通过钻进之后的松解螺旋头的操作来达到钻孔要求即可。

3.3钻探设备选定

为提高矿井超前探功效，采用井下深孔定向钻机实施超前探工程。定向钻机由钻机机身、移动泵站与随钻测量系统三部分组成，钻机机身由厂家提供，为矿用履带式全液压坑道钻机，最大额定转矩12000N?m、额定转速50～150r/min，适用于钻进大直径近水平长钻孔及1500m以上超长定向钻孔。移动泵站由矿井已有的喷雾泵改造而成，最大输出泵量560L/min。随钻测量装置由防爆计算机、防爆键盘、防爆数据存储器和探管四部分组成，在孔底马达钻进过程中，将探管连接在孔底马达后，在需要进行数据测量时，防爆计算机通过通缆钻杆和通缆水便向孔内探管供电并下工作指令，探管启动工作并采集钻孔倾角、方位角、工具面向角等数据通过通缆钻杆和水便传送到防爆计算机，通过装置软件的分析处理，在防爆计算机显示器上显示钻孔参数、设计轨迹、实钻轨迹等信息，通^系统软件可实现装置分析、数据处理、数据测量并以数字量形式进行显示、存贮、通信、处理分析成图等功能。数据测量结束后，防爆计算机停止为孔内探管供电，探管停止工作。

4结合物探技术,采取“物探先行,钻探验证”的模式

瞬变电磁探测技术是频率域探测的一种形式，即借助探测物的频率范围确定是否有物质的存在，该技术在我国起步较晚，在探测精度上仍有待提高。而矿井具有半空间的特点和全空间的环境，因此可以应用瞬变电磁探测技术，在水防止的过程中具有较好的效果。其探测原理主要是利用接地线源或者不接地回线发送一次脉冲磁场向地下，并借助物理场值空间分布的特征和规律进行系统分析，从而探测一定范围的水分分布情况，通过线圈对二次涡流场加以观测。但是该技术的探测准确度也会受到下述因素的影响，包括:地板积水、顶板淋雨等，将减弱信号的强度，信噪比下降；此外，复杂的地质条件会影响到该技术对真实情况的反映。故而，该技术的使用仍需理论与实践相