2018-05-10——阳煤一矿81303工作面深孔预裂爆破过地质构造带技术方案 - 1

阳煤一矿81303工作面

深孔预裂爆破过地质构造带技术试验方案

天地科技股份有限公司

编制人：潘黎明

2018年4月

1试验背景与意义

地质构造严重影响工作面正常生产，其主要表现为以下几个方面：（1）影响工作面产量和推进速度。阳煤集团现有浅孔爆破方法一次处理的进尺小，不能与工作面生产平行作业，影响工作面的推进速度。（2）增加了工作面安全生产隐患。由于部分陷落柱或者断层褶曲岩石硬度较大，如采煤机进行强性截割，容易产生大量的火化，引爆工作面的瓦斯。（3）增加了工作设备的损害。对于坚硬岩层，对采煤机、破碎机、大溜等机电设备损害较大。因此，为了实现构造区煤矿安全高产高效回采，需要研究切实可行的快速、硬过冲刷带方法。281303工作面超深孔预裂爆破试验方案

2.1试验工作面地质构造分布

81303工作面采掘工程平面图如图1所示。拟处理陷落柱为X6陷落柱，位于工作面中部靠近回风巷侧。

图1 81303工作面试验地质构造分布图

81303工作面拟试验陷落柱分布情况如图2所示，陷落柱距离回风巷最近距离0m，最远距离17.5m，陷落柱尺寸为“倾向42.3m×走向52.3m”，陷落柱距离切眼264m~316m。拟弱化区域为距离切眼283m~303m的20m区域范围内的陷落柱，弱化区域的前后区域均采用浅孔爆破方法通过，进而可以对比验证深孔爆

破弱化效果。

弱化区域

距回风切眼264m

图2 81303工作面试验陷落柱分布图

表1 巷道断面形状及规格表

2.2 深孔预裂爆破试验方案

2.2.1 钻孔

本次爆破试验钻孔深度最深为17.5m，钻孔难度不大，但有必要对深孔及超深孔钻孔问题进行一些基本的介绍。

（一）深孔的钻凿与定位

超深钻孔高质量的钻凿和准确定位是实现超深孔爆破关键和基础，因此，正确认识超深钻孔的偏斜机理和影响偏斜的因素，然后针对性这些因素进行改进才是解决问题的正确方法。

1、超深钻孔产生偏斜原因分析

钻进过程中钻孔偏斜是主、客观因素共同作用的结果。地质因素是钻进时的客观因素，技术和钻进工艺因素是钻进时的主观因素。在不同的条件下，两类因素对钻孔偏斜的影响程度是不同的，有时地质因素是主导因素，有时技术和工艺因素是主导因素。

（1）地质因素

影响钻孔偏斜的地质因素主要是钻进岩体的产状、硬度、研磨性、密度、矿物成分、变质程度及结构构造等。地质因素影响的基础是岩体的非均质性，它对钻孔方向及钻孔特征有着多种作用。岩石的层理、裂隙、断层、软硬互层、溶洞、卵砾石等结构构造使岩层具有非均质性，造成钻头在孔底受力不均衡，形成倾倒力矩，引起钻孔偏斜，其中层理和软硬互层对钻孔的偏斜最具影响。地质因素是客观因素，一旦选定地层和钻孔的开孔参数，专业技术人员一般不会去改变地质情况，而主要利用钻孔在地层中的偏斜规律合理地设计钻孔轨迹。

（2）技术因素

技术因素影响具体表现在以下几点：

1）在开孔钻进中，因钻孔方位、倾角校放的不是很准确。造成钻机立轴与钻孔不在同一条中心线上造成钻孔的偏斜。

2）开孔时立轴内的钻杆过长，立轴筒磨损间隙较大，容易使立轴产生较大的摆动，直接影响钻头在孔底钻进时的稳定性。

3）使用了弯曲的接首、钻杆等，都会使钻具连接后不正，导致钻孔歪斜。

4）在扩孔钻进中，因孔内各处的硬度、孔径大小不一致，钻头可在钻孔内左右移动，靠向孔内一侧，使受压弯曲的钻杆挠度加大，钻头轴线与钻孔的轴线不重合，不能和钻进方向保持一致。

（3）钻进工艺参数

钻进工艺参数是指钻压、转速和钻井液等，钻进工艺参数的选取与所用钻进方法、地层情况、组合钻具所要达到的目的以及钻头的技术参数都有关系。适当的调整钻进工艺参数决定着组合钻具能否很好地发挥作用。例如钻压的大小直接决定钻具挠曲变形的大小，转速的大小决定回转产生离心力的大小，而离心力的大小决定挠曲变形和钻具自重对钻孔轨迹作用的程度。所以为使组合钻具充分发挥调整钻孔轨迹的作用，应根据实际钻进情况，合理选用钻进工艺参数。

工艺因素影响具体表现在以下几点：

1）钻机、钻具的组合使用不当。不能根据钻孔岩性和使用钻机的特点合理配置钻机和组合钻具。

2）钻进施工时，误操作或钻机加压过大，导致钻杆产生严重的弯曲。

3）在松散或较破碎的煤层或岩层中钻进，使用的冲洗液量过大，会较严重地破坏孔壁，造成孔内局部的塌孔，至使孔径无故扩大。加压钻进时，钻杆有弯曲空间，钻孔易产生偏斜。

2、预防钻孔偏斜措施

从上述对钻孔偏斜的原因分析可知，为了保证钻孔质量，在钻孔施工过程中，贯彻“防斜为主，纠斜为辅；一旦偏斜坚决纠”的原则，因此加强对钻孔弯曲的预防工作是十分必要的。

预防钻孔偏斜，要看准主要问题，根据实际经验，应从引起钻孔偏斜的三个基本因素的分析，及时抓好以下几条原则：

（1）正确开孔，保证开孔角度（方位角与倾角）符合设计要求；

（2）在保证顺利钻进的前提下，采取一切措施，尽量缩小孔壁间隙；

（3）粗径钻具长度适当，接起来不弯曲；

（4）根据岩层的具体情况和施工的特殊需要，适当减小钻进压力；

具体的实施方法，应当从以下几点出发：

（1）保征安装质量。地基要修平、要坚固，支架要安平、安正，机器要装平、装正和装稳。

（2）开孔前准确的找好主轴。可靠地把钻机基脚和主轴变角装置固定牢固。

（3）钻机的有关部件，磨损过大的要换新的。

（4）适当地加粗径钻具。

（5）根据岩层情况，适当地减轻钻进压力。遇到开孔、换径、换层、扩孔、溶洞、裂隙等情况，更应当把压力控制在最低限度。

3、钻孔防跑偏装置

井下打钻过程中钻头所需推力由钻机推进系统提供，钻杆处两端受压状态，如图2所示。