鉆探技術(shù)在煤礦井下防治水中的應(yīng)用研究

白鑫

摘要：煤炭是重要的能源資源，對(duì)人們的生活和社會(huì)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展均發(fā)揮重要作用。隨著對(duì)煤炭資源需求量的不斷增大，在很大程度上帶動(dòng)了煤礦開采業(yè)的發(fā)展。但在進(jìn)行煤礦井下生產(chǎn)時(shí)，由于煤礦層內(nèi)部情況復(fù)雜，極易發(fā)生災(zāi)害現(xiàn)象。其中，透水是煤礦井下生產(chǎn)中的幾大災(zāi)害之一。尤其是在進(jìn)行下部煤層開采時(shí)，若對(duì)應(yīng)的上部出現(xiàn)積水現(xiàn)象，將嚴(yán)重威脅生產(chǎn)人員的生命安全。因此，需要重視煤礦井下的防治水問題，但如何改進(jìn)施工工藝才能達(dá)到防治水的目的，同時(shí)又不影響鉆探的效率，是當(dāng)前煤礦井下防治水鉆探研究的重要課題。本文結(jié)合多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，圍繞煤礦井下防水鉆探技術(shù)展開論述，以期能對(duì)有關(guān)人員提供借鑒和參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：煤礦；井下生產(chǎn)；鉆探技術(shù)；防治水；應(yīng)用

前言

隨著社會(huì)形勢(shì)的發(fā)展，人們對(duì)煤礦資源的需求量不斷增大，但隨之而來的是煤礦資源的緊缺問題，并成為世界性問題。為爭(zhēng)奪有限的煤礦資源，人們更加注重煤礦的開采工作。但隨著煤礦井下開采的不斷深入，周圍的環(huán)境越加復(fù)雜，水文地質(zhì)情況也更為特殊，出現(xiàn)透水的幾率越來越大。煤礦井下透水嚴(yán)重威脅井下人員的生命安全，而且救援難度很大。因此，有必要研究和了解煤礦井下防治水技術(shù)。目前，比較常用的煤礦井下鉆探工藝有全煤層孔螺旋鉆桿鉆進(jìn)、高角度上仰孔鉆進(jìn)、斜下孔鉆進(jìn)、松軟層跟管鉆進(jìn)幾種。在應(yīng)用以上鉆探工藝時(shí)，如何才能高速注好套管，并能在松軟層鉆孔或封注套管是鉆孔面臨的普遍難題。為保證鉆探的效率，同時(shí)保證防治水的效果，在應(yīng)用鉆探工藝時(shí)應(yīng)把握好技術(shù)要點(diǎn)。對(duì)此，筆者提出了自己的看法。

1.全煤層孔螺旋鉆桿鉆進(jìn)工藝

該工藝一般適用于需要全孔在煤層內(nèi)鉆進(jìn)的情況。由于煤層較為松軟，若采用光鉆桿水循環(huán)鉆進(jìn)等方法成孔難度大，孔易塌陷，而若使用螺旋鉆桿鉆進(jìn)，則能大大提高鉆進(jìn)的成孔率。螺旋鉆進(jìn)是一種干式鉆進(jìn)技術(shù)，主要利用了鉆機(jī)齒筒所產(chǎn)生的動(dòng)力，并將其傳遞到鉆頭，而螺旋鉆桿將所產(chǎn)生的鉆屑排出孔外，這就形成了類似“螺旋運(yùn)輸機(jī)”的運(yùn)行模式[1]。總結(jié)全煤層孔螺旋鉆桿鉆進(jìn)工藝的優(yōu)點(diǎn)，主要有以下幾點(diǎn)：其一，提高軟媒鉆進(jìn)的效率。螺旋鉆桿能及時(shí)排出鉆出的煤粉，且排粉干凈，不會(huì)出現(xiàn)重復(fù)破碎情況，也不會(huì)影響孔底煤的破碎，防水效果也好。這在很大程度上提高了鉆進(jìn)的效率。此外，所需的鉆井輔助設(shè)備少，也是提升鉆進(jìn)效率的原因之一。其二，對(duì)孔壁的影響小。在鉆進(jìn)的過程中由于噪音少、振動(dòng)小，因而也減少了由于振動(dòng)對(duì)孔壁的影響作用。其三，避免了循環(huán)水泡軟煤層后造成塌孔的現(xiàn)象，成孔率高。螺旋鉆進(jìn)不用沖洗介質(zhì)，在水供應(yīng)不足或無水的情況下也能進(jìn)行鉆探，同時(shí)，也降低了對(duì)孔壁的損害，提高了成孔率。

2.高角度上仰孔鉆進(jìn)工藝

該工藝適用于目標(biāo)與施工位置處于垂直上下關(guān)系時(shí)的鉆進(jìn)。但在應(yīng)用高角度上仰孔鉆進(jìn)工藝時(shí)，應(yīng)注意選擇在頂板條件較好的地方，同時(shí)做好各項(xiàng)頂板支護(hù)工作，并牢固腳手架，避免發(fā)生石塊墜落傷人的現(xiàn)象。操作人員在鉆進(jìn)過程中應(yīng)注意力集中，禁止張望孔內(nèi)，完成加桿后立即遠(yuǎn)離孔口下方。為保證開孔的準(zhǔn)確度，應(yīng)縮短擊發(fā)的距離，為此可在鉆機(jī)導(dǎo)正器前接入一個(gè)較長(zhǎng)的導(dǎo)正器可達(dá)到效果。另外，上孔口與地表不宜大于2m（以方便上護(hù)口及瓦路），可在孔口管下好后加接一根套管，能達(dá)到降低孔口高度的效果[2]。

3.定向斜下孔鉆進(jìn)工藝

在預(yù)定方位上設(shè)置斜向器位置，并在鉆進(jìn)前測(cè)定出斜向器在孔底的實(shí)際方位，并與預(yù)定的方位進(jìn)行比較，然后按照兩者間的偏差進(jìn)行調(diào)整或矯正的就是定向斜下孔鉆進(jìn)工藝。鉆具到達(dá)孔底后，再下放有線隨鉆測(cè)斜儀，直至到達(dá)螺桿鉆上不定向接頭的位置。在測(cè)斜儀底部引流鞋缺口定位完成后，就會(huì)通過監(jiān)視屏顯示鉆孔的工具面向角和頂角方位角，然后與所設(shè)計(jì)的工具面向角進(jìn)行對(duì)比，調(diào)整誤差后可進(jìn)行鉆進(jìn)。但在斜下孔鉆進(jìn)時(shí)，因?yàn)殂@孔是順層鉆進(jìn)，加上巖層自重作用，影響成孔率，并可能引發(fā)透水。為此，可采取以下措施：第一，鉆進(jìn)過程中若出現(xiàn)水泵損壞現(xiàn)象或有停電現(xiàn)象，立即接通高壓風(fēng)吹散孔底巖粉，（來電后）然后再將鉆桿拔出；第二，派專人負(fù)責(zé)看管水泵吸水管，保持水龍頭通暢，避免吸孔；第三，若鉆孔不取芯，應(yīng)在班末沖孔，然后再提鉆，直至提出10根以上鉆桿為止[3]；第四，鉆頭距離孔底約15m后應(yīng)給水下鉆桿。注意控制好泵壓，若出現(xiàn)憋泵情況，應(yīng)立刻提鉆。

4.松軟層跟管鉆進(jìn)工藝

在進(jìn)行松軟層鉆進(jìn)時(shí)，又分為兩種情況：鉆進(jìn)到一定深度后遭遇松軟層、一開孔就遭遇松軟層[4]。這兩種情況都大大增加了開孔難度，如進(jìn)行常規(guī)鉆進(jìn)，松軟層鉆好后拉開鉆具就會(huì)造成孔塌而不能下管。針對(duì)這種情況，可采用松軟層跟管鉆進(jìn)方法。若是在鉆進(jìn)到一定深度后才遭遇松軟層，應(yīng)先下一徑孔口管，再鉆進(jìn)一徑的巖芯管（比鉆頭大一徑）。然后遭遇到松軟層時(shí)就拉鉆，并應(yīng)用根管鉆進(jìn)方法進(jìn)行鉆進(jìn)，直至甩入孔內(nèi)，能起到保護(hù)孔壁的功效。若一開始就遭遇松軟層，應(yīng)配置一個(gè)與止水套管前端相符的筒狀合金鉆頭，并在后端上好螺絲頭。第一根套管鉆井孔內(nèi)后即可松解螺絲頭，然后再上第二根并鉆進(jìn)，直至達(dá)到設(shè)計(jì)要求的深度。同時(shí)，清理套管內(nèi)的煤粉，之后可注漿封管。

5.結(jié)語

綜上所述，煤礦井底防治水是人員安全的重要保障，因此，研究和了解煤礦井下防治水的鉆進(jìn)技工藝很有必要。同時(shí)，在防治水過程中還應(yīng)遵循早規(guī)劃、早預(yù)防、早治理的原則，努力提升鉆進(jìn)技術(shù)水平，盡量預(yù)防和減少煤礦井下透水現(xiàn)象。

參考文獻(xiàn)：

[1]王進(jìn)海.煤礦井下防水使用技術(shù)探討[J].中國科技信息，2012（17）：59.

[2]白飛，宗暉，劉氬鐳.礦井下鉆孔加固防水技術(shù)研究[J].科技傳播，2014（04）：75+70.

[3]王鵬飛.礦山井下鉆探事故與處理[J].科技信息，2012（4）：396-397.

[4]張繼周.煤礦井下探水參數(shù)控制及探水安全措施[J].科學(xué)與財(cái)富，2014（05）：76.