發布時間:2022-10-10 09:35:06
序言:寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁,我們為您精選了1篇的煤礦地質防治水中定向鉆技術的運用樣本,期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發,請盡情閱讀。
摘要:煤炭是經濟生產和百姓生活中不可或缺的能源,隨著社會經濟的發展,各界對煤炭資源的需求量增加。在外部需求的刺激下,煤礦開采規模擴大,但開采期間易遇到地質水害問題,形成潛在安全隱患。因此,加強煤礦地質防治水工作極具必要性。以某煤礦地質防治水施工為背景,重點圍繞定向鉆技術在其中的應用進行分析,闡述關鍵的技術應用要點,以供參考。
關鍵詞:煤礦開采;防治水;定向鉆技術
0引言
煤礦開采易受現場地質、水文條件的影響,而礦井內的地質環境和水文環境錯綜復雜,導致煤礦開采頻頻遇阻[1]。其中,煤礦地質防治水是煤礦開采中的重點工作內容,在此方面可應用到定向鉆進技術,以便及時排查開采期間的水害隱患,做針對性的處治,營造安全可靠的煤礦開采環境。
1定向鉆進技術概述及其應用優勢
1.1定向鉆進技術的概述
隨著科學技術水平的提高,為煤礦開采提供了更多可靠的技術支持和設備支持,對煤礦開采工作的開展有促進作用。具體至煤礦地質防治水工作中,定向鉆進技術則頗具代表性。通過該項技術的應用,可更為精準地定位鉆孔的軌跡,以便鉆頭準確地尋找到地下目標,獲得更加準確的勘查數據,為煤礦開采工作的開展提供重要的參考,相關工程人員合理規劃后續的工作,在安全的前提下有效推進煤礦開采進程[2]。
1.2定向鉆進技術的應用優勢
在煤礦地質防治水工作中,可根據因地制宜的原則采用定向鉆進技術,以便提高煤礦地質防治水工作的質量,高效開展工作。在煤礦工程現場調查中,若能夠合理應用定向鉆技術,可對煤礦所在地層做相應的分析,掌握具體情況。例如,計算地層的三維坐標數據,明確地層的分布特點,也可在構造點的鉆孔內部增設適量的分支孔。在此基礎上,應用定向開分支技術,經計算后明確具體點位的三維坐標。在獲得一系列坐標數據后,更有利于相關工作人員勘察煤礦作業現場,掌握實際地質條件和水文條件,從而進行決策,以科學的方法推進煤礦開采工作。此時,煤礦開采具有針對性,不存在盲目開采的問題,自然有利于規避安全隱患。總體來看,在煤礦地質防治水工作中應用定向鉆技術后,可達到筑安全、保質量、增效率等多重效果。
2項目概況
某煤業有限公司9104運輸順槽位于井田南部一采區,巷道設計長度1250m,斷面凈寬4.8m。綜合考慮首采區地質報告和井下實見資料,對現場煤礦開采條件加以判斷,得知9#煤層頂板的充水現象主要取決于頂板砂巖及K5灰巖裂隙含水層的狀態,其中裂隙含水是砂巖裂隙含水層的主要水源,雖然會對巷道掘進造成影響,但程度有限。9#煤層上覆45m為3#煤層采空區,積水區集中在巷道870~1030m段,隨著掘進作業的開展,存在一定程度的應力作用,受外力的影響,采空區積水經由裂隙巖層發生流動,逐步匯聚至工作面,此部分積水將對巷道掘進造成顯著的影響。
3巷道掘進前期探放水施工工藝及主要問題
3.1前期探放水施工工藝
聯合應用ZDY3700B型鉆機和中空鉆桿,以便高效完成鉆孔作業。硬件參數方面,配套鉆機的轉速為72r/min,鉆機壓力30MPa;中空鉆桿直徑63mm,長度1.5m。工作面四鄰無采空區和老窯水,前方水文地質條件簡單明確,無需在前方布設迎頭鉆孔。于工作面上鉆孔,孔深均為150m,每排5個頂板鉆孔,編號為1#-5#孔,鉆孔與頂板仰角為20°。1#、2#鉆孔在水平投影上左偏量依次為20°、40°,3#、4#鉆孔分別右偏20°、40°,5#鉆孔水平投影與巷道中線重合。根據鉆孔要求,于工作面安裝鉆機,精細調整,使鉆機準確就位并維持穩定。在確認鉆機無異常狀況后即可開始鉆進,深度達11m時暫停,及時更換擴孔鉆頭,按照11m的深度要求擴孔施工,隨后向孔內置入4根PVC孔口管,再做封孔處理(材料選用聚氨酯,保證嚴密性)。在完成封孔作業后,安排注水耐壓試驗,用于檢驗施工情況。注水壓力取積水壓力的1.5倍,耐壓時間至少達到20min,試驗結果達到要求后,可按照施工進度計劃繼續鉆進。
3.2主要問題
鉆孔工作量大。巷道每次超前鉆探長度達到150m,巷道掘進期施工探水鉆孔總量達到8組,共計40個鉆孔,總長度達到6000m,施工量相對較大,員工需要在27d內完成鉆孔作業,工作負荷較重。此外,鉆孔時巷道被迫停止掘進,在此影響下,巷道掘進效率有所降低,難以達到高效施工的目標。無用孔數量多。探放水施工時采用超前鉆探的方法,需要施工的鉆孔數量較多,并且其中不乏有一定數量的無用孔。從現場作業情況來看,鉆孔具有盲目性,導致鉆孔工作成效欠佳,難以達到預期探放水效率要求。
4.1技術原理
定向鉆探技術在煤礦工程中取得廣泛的應用,由螺桿馬達驅動,提供動力源,推動鉆探作業的進行;啟用隨鉆測量系統,以便加強監測,及時掌握鉆進軌跡、彎角、方位角,作業人員根據測量結果動態調整螺桿旋轉角度,以便沿著特定的方位角高效鉆進。根據工程要求,鉆進準確度需達到98%以上,鉆探深度超400m。
4.2設備配套
鉆探采用的是型號ZDY12000LD型,并根據此設備的性能配套泥漿泵、鉆進測量系統,以便定向鉆探作業的順利進行。
4.3定向鉆探
定向鉆探時間以9104運輸順槽掘進情況為準,達到500m時進行。巷道上覆采空區積水集中分布區域為870~1030m段,與巷道水平投影偏差角度為22°,結合現場情況,決定設4處定向探水鉆孔,平均深度457m,編號為1#-4#孔。鉆孔統一布置在掘進巷道迎頭煤壁處,與頂板距離1.8m,呈直線布置。鉆進分階段完成,前350m以6°的傾角鉆進,且保持相對較快的速度,此后逐步減小傾角,完成剩余部分的鉆進作業。9104運輸順槽直接頂分布的是炭質泥巖,基本頂為粗砂巖,兩者的厚度分別為6.7m、17.6m,鉆孔擴孔期間加強對現場地質條件的分析,達到堅硬穩定巖層時即可結束。鉆孔擴孔采用變徑的方法,擴孔段直徑133mm、153mm,而后向孔內置入Φ127mm孔口管,并做封孔處理,保證嚴密性。封孔結束后,按照2.4MPa的壓力要求組織注水耐壓試驗。實際結果達到要求后,將泄壓閥、止水閥等安裝到位,若無誤則安排導向鉆孔的鉆進作業,期間加強監測,基于檢測數據生成清晰的鉆孔軌跡,用于反映鉆孔的實際情況。通過實際軌跡與設計鉆孔軌跡的對比分析后,判斷偏差,視實際情況靈活校正,直至偏差被控制在許可范圍內為止。
4.4應用效果分析
鉆孔工作量減少,工期縮短。在采取定向鉆探技術后,鉆孔總長1828m,相比于常規的探放水方法而言,鉆孔量縮短4172m,而由于工作量的減少,鉆孔耗費的時間隨之縮短,工程資源消耗量降低,對比分析發現縮短約13d,為后續工作的開展爭取了充足的時間。巷道掘進效率提高。為更為直觀地判斷定向鉆探技術在提高效率方面的優勢,與傳統方法做對比分析。若采用常規的探放水施工工藝,每完成100m的掘進則需安排一次鉆孔,前期巷道平均掘進速度為5.2m/d;而在同等施工條件下,若應用定向鉆探技術,此時鉆孔的連續性較強,能夠一次鉆孔到位,且鉆孔的擾動性較小,不會對巷道掘進造成過多的影響,后期掘進平均速度提升至9.6m/d,施工效率大幅提高,并且也有助于保證巷道掘進的安全性。探放水效率較高。四個定向鉆孔均為濕孔,9104運輸順槽上覆采空區放水量為7442m3,經對比分析發現,實際放水量與預計積水量相當,施工效果符合預期要求。從巷道后期掘進情況來看,在通過采空區積水段時存在淋水現象,但具有零星發生的特點,且實測結果顯示最大淋水量為0.2m3/h,不會對巷道的正常掘進造成過多的干擾,基本上不存在上覆采空區水患,可達到安全施工的效果。5結語在煤礦工程開采中,以何種方式做好防治水工作顯得尤為關鍵,其直接關乎煤礦開采的安全、效率、效益等方方面面。現階段的煤礦防治水方法多樣化,其中以定向鉆探技術較為主流,能夠充分反映作業現場的實際狀況,以便工程人員采取針對性的防治水措施,從源頭上消除水患,給煤礦開采工作的開展創設良好的條件,達到安全生產、高效生產的效果。
參考文獻
[1]馬智宇.煤礦井下綜合防治水技術的應用研究[J].能源與節能,2022(1):174-175+193.
[2]馮喜珍.煤礦地質勘查與礦井防治水技術的結合應用[J].智能城市,2021,7(9):61-62.
作者:殷自強 單位:山西潞安集團左權阜生煤業有限公司