坑道鉆進技術在礦井地質(zhì)找煤中的應用

葛 亮

（山西省陽煤集團裕泰煤業(yè)有限公司， 山西 陽泉 045000）

引言

隨著我國礦井行業(yè)的快速發(fā)展，人們對礦井勘探的要求也逐漸提高。隨著時代的發(fā)展，傳統(tǒng)的礦井地質(zhì)找煤方法已經(jīng)無法滿足當今時代對礦井地質(zhì)找煤的要求，加上我國對于礦井地質(zhì)找煤技術的重視程度不夠，導致礦井地質(zhì)找煤的效率始終無法提高。為從根本上解決這一問題，就需要對目前我國礦井地質(zhì)找煤的現(xiàn)狀進行正確認識。

1 礦井地質(zhì)找煤現(xiàn)狀

在實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，導致礦井產(chǎn)煤的效率始終無法提高。根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，我國在未來十年中煤礦的總產(chǎn)煤量將會減少48萬t。由此可以看出，現(xiàn)在如果不對礦井地質(zhì)找煤工作進行管理，未來我國礦井行業(yè)的產(chǎn)煤量將會進入負增長階段。傳統(tǒng)的礦井地質(zhì)找煤手段主要分為兩種類型，第一種類型是礦井內(nèi)部施工，第二種類型是礦井外部施工。這兩種方法都能夠達到礦井找煤的目的，但是在實際施工過程中這兩種施工方式的應用成本過高，使用時間較長，造成最終的礦井找煤效率始終無法提高。隨著科技的發(fā)展，我國許多礦井施工單位運用了坑道鉆進技術，這種技術與傳統(tǒng)技術相比具有操作成本低以及施工質(zhì)量高等特點。

2 坑道鉆進技術設備的選擇

要想進一步提高坑道鉆進技術的應用效率，就要對坑道鉆進技術的設備質(zhì)量進行全面提升。設備的運行質(zhì)量直接決定著該種技術的實際應用效果，由此可以看出，設備對技術應用的重要性。在對設備進行選擇的過程中，要根據(jù)施工環(huán)境的實際情況對設備進行科學的選擇，例如，該施工要求在施工區(qū)域鉆12個孔，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鉆孔的施工質(zhì)量，以其中兩個鉆孔的施工情況為例進行分析，將其分別稱為一號鉆孔和二號鉆孔。

其中一號鉆孔中包括兩個孔號，分別為231號以及170號，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t和10萬t。二號鉆井包括兩個孔號，分別為220號以及185號。其中220號的鉆孔深度為35 m，185號的鉆孔深度為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。通過以上數(shù)據(jù)能夠看出，在不同施工環(huán)境中達到的最終施工效果也不同，所以施工團隊在選擇施工設備的過程中，要對施工環(huán)境進行全面分析[1]。

3 坑道鉆進技術應用的技術措施

坑道鉆進技術的措施主要包括兩方面內(nèi)容，第一方面，施工孔結構的選擇，根據(jù)不同的施工孔結構選擇不同的施工設備，這樣能夠有效提高施工效率。例如，在底層開孔完整的施工區(qū)域，可以應用直徑為59 mm或者36 mm的鉆具進行開挖，通常情況下采用一挖到底的開挖方式。當施工環(huán)境中的結構遭到破壞時，由于施工環(huán)境中的巖石碎片較多，所以在選擇施工設備的過程中可以采用分層開挖的方式。在挖掘初期階段，利用直徑為59 mm的設備進行施工，在挖掘深度到達完整的結構層后，可以更換直徑為55 mm的施工設備，最后，更換直徑為36 mm的施工設備進行挖掘。由此可以看出，在不同施工孔結構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，在選擇沖洗液的過程中，也要根據(jù)實際情況進行選擇。例如，在完整層中，可以選擇無固相沖洗液。在地勢結構比較復雜的區(qū)域，可以選擇低固相清洗液。對清洗液進行科學的選擇，最終達到清洗標準。

4 坑道鉆進技術參數(shù)的選擇

坑道鉆進技術的參數(shù)主要由施工環(huán)境以及鉆孔直徑?jīng)Q定。鉆進參數(shù)主要包括鉆壓、泵量以及轉(zhuǎn)速。目前，可將鉆進技術可大致分為繩索鉆進技術以及雙管鉆進技術，下面將對繩索鉆進技術參數(shù)與雙管鉆進技術參數(shù)在不同環(huán)境中的選擇情況進行對比。本文將施工環(huán)境分為軟、硬兩種，繩索鉆進技術在施工環(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。雙管鉆進技術在較軟施工區(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)過對以上數(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。要想進一步提高施工質(zhì)量，首先要對施工環(huán)境進行全面了解，并對其中的地質(zhì)結構進行分析，確定其為軟土層還是硬土層，然后根據(jù)實際施工環(huán)境科學地選擇技術參數(shù)[2]。

5 坑道鉆進技術的應用效果分析

通過對比的方式對坑道鉆進技術與傳統(tǒng)鉆進技術的應用效果進行分析（見表1）。以文中的工程概況為例，從經(jīng)濟效果與施工周期兩個方面進行分析。第一方面，經(jīng)濟效益，坑道鉆機技術在本次施工中共計使用成本為9.5萬元，鉆井的深度為610 m。傳統(tǒng)的技術則需要投入資金成本32萬元，鉆井的深度為630 m。同時，使用傳統(tǒng)技術手段需要制作6個鉆井孔，每個鉆井孔的工程量在450 m左右，并且在鉆井的過程中需要經(jīng)過不同類型的土層，這無疑增加了施工難度以及施工成本。通過數(shù)據(jù)的對比能夠看出，坑道鉆進技術與傳統(tǒng)技術相比能夠節(jié)省21萬元左右，但是總體的施工量卻僅僅相差20 m。由此可以看出，運用坑道鉆進技術能夠有效降低工程投入的成本，進而提高工程的經(jīng)濟效益。另一方面，使用坑道鉆進技術的每天的施工量在25 m左右，將總工程量按照600 m計算，則需要24 d。傳統(tǒng)的施工技術每天的施工量為6 m，還是將總工程量按照600 m計算，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，坑道鉆進技術的施工時間相比于傳統(tǒng)技術的施工時間來說少了70 d左右，由此可以看出，坑道鉆進技術的應用能夠有效縮短施工周期。

表1 不同施工類型的技術參數(shù)

6 結論

1）通過數(shù)據(jù)的對比能夠看出，坑道鉆進技術與傳統(tǒng)技術相比能夠節(jié)省21萬元左右，降低了工程投入的成本，進而提高工程的經(jīng)濟效益。

2）在總施工量相同的情況下，坑道鉆進技術的施工時間相比于傳統(tǒng)技術的施工時間來說少了70 d左右，由此可以看出，坑道鉆進技術的應用能夠有效縮短施工周期。