送料孔高精準施工的實踐

李 燕

（山東省兗州市大統礦業有限公司，山東 濟寧 272100）

0 引言

在垂直鉆孔施工過程中，鉆孔精度要求較高。楊莊煤礦送料孔設計位置位于主巷道壁一側的幾米范圍內，鉆孔施工后，需要在主巷道內按鉆孔坐標尋找鉆孔底部。若鉆孔坐標不明確，就無法找到鉆孔，而且如果偏斜率過大，不僅對鉆孔質量有影響，對與井下巷道的連接更是影響巨大，甚至可能穿透巷道，造成損失，產生安全隱患。因此，必須保證鉆孔坐標的準確性。在施工過程中，各部門嚴把各個環節，確保送料孔的高精準施工。[1]

楊莊煤礦為進行南區高水充填開采，需要施工送料孔3個，其中2個使用，1個備用，楊莊煤礦委托地質五隊施工。3個送料孔設計均位于主巷道壁一側的3m左右范圍內，施工240m，下套管241m，套管為外徑140mm、壁厚6mm無縫鋼管。鉆孔總偏斜不超過2m。

1 施工放樣

1.1 放樣方法選擇

施工放樣是把設計圖紙上的平面位置和高程，用相應的測量儀器和方法測設到實地上去的測量工作。送料孔放樣為點位放樣，可用的點位放樣方法包括極坐標法、距離交會法、角度交會法、GPS-RTK直接坐標法。[2]依據現場條件，地質五隊選擇GPS-RTK直接坐標法，將基準站架設在已知點，用流動站檢核已知點后直接放樣。測量系統采用南方S86RTK測量儀器，儀器標稱平面精度：±（5+1×10-6×D）mm；垂直精度：±（10+1×10-6×D）mm。儀器自帶南方工程之星測量數據處理軟件。

放樣精度：利用GPS衛星定位系統，進行連續觀測，平面坐標校差小于0.03m，高程校差小于0.05m。

1.2 放樣過程

依據楊莊煤礦送料孔設計獲取鉆孔坐標，因終孔位置要與井下巷道連接貫通，放樣精度要求較高，地質五隊采取直接坐標法放樣，楊莊煤礦工業廣場內有兩個控制點，分別距放樣位置約180m、100m，將基準站架設在已知點B，用流動站檢核已知點D后直接放樣，放樣示意圖如圖1，并與山東省CORS系統數據進行對比校正。各鉆孔位置確定后，將特制木楔固定于點位作為標記，并以之為基準平整場地、安裝鉆機設備，以保證孔位的準確性。

圖1 放樣示意圖

1.3 放樣精度檢核

為保證放樣的精確性，當天楊莊煤礦地測科對放樣坐標進行了檢核，楊莊煤礦采用三級導線測量求算放樣點坐標，求算出坐標差值如表1。

表1 放樣坐標和檢核坐標對比表 m

為實現井下連接貫通，楊莊煤礦要求檢核較差不大于0.1m，否則重新放樣。通過計算，施工3個送料孔差值分別為：注1孔0.088m、注2孔0.042m、注3孔0.055m，經對比，放樣精度滿足要求，因此地質五隊放樣結果可以使用。

2 精準施工

施工的3個送料孔所選鉆進方法一致，即：選用XY-44A型鉆機配Φ171mm三牙輪鉆頭及Φ127mm鉆鋌確保鉆孔保直，正循環回轉鉆進，一徑鉆至設計孔深，但為保證測孔順利需預留測孔口袋，注1孔實際完鉆孔深240.50m，注2孔實際完鉆孔深241.02m，注3孔實際完鉆孔深241.94m。鉆進期間，每50m及完鉆均采用測斜儀測斜并校正孔深，發現問題及時糾正。

2.1 孔斜控制

據設計要求，孔眼完孔偏移距不能超過2m，因此孔斜控制十分重要，需要在鉆探施工過程中積極采取有效的措施加以預防控制和糾正，并且應堅持以“預防控制為主，糾偏為輔”的方針。[3]

2.1 .1 孔眼彎曲的預防控制

1）提高鉆機安裝質量。在安裝鉆機時，地基要穩固，機臺要水平。鉆探設備要安裝牢固、周正。立軸中心要與鉆孔設計中心一致。天車前緣、立軸中心與孔眼設計中心成一線。

2）開孔鉆進要輕壓、慢轉，嚴格控制進尺速度，保證開孔“絕對垂直”。

3）優化鉆具組合：鉆具組合必須采取鉆鋌加壓和扶正器導正，實際施工時配4根Φ127mm鉆鋌，利用“鉛垂線”原理實現重力法鉆進，有效孔底鉆鋌加壓，使中和點在鉆鋌上部2/3、4/5處控制孔斜。

4）鉆壓控制：鉆壓保證不超過鉆鋌總重量的2/3，以防孔斜，杜絕盲目加壓。

5）回次鉆進開始，必須輕壓慢轉，鉆進0.2m～0.3m后方可按正常參數鉆進。

6）在地層較為復雜多變的情況下，操作人員應具在鉆探施工過程中根據機器運轉的狀態和有關現象準確、及時地判斷出鉆進地層的變化情況，調整選擇適宜的鉆頭和合理的鉆進技術參數，如當鉆進由軟巖層進入硬巖層時，應先輕壓、慢轉鉆進，待鉆頭進入硬巖層約0.1m后方可逐漸適當加壓高速鉆進等。

7）加強孔斜監測，利用專業測斜儀在孔眼內測斜。按質量要求及時測斜，必要時加密測斜。發現孔斜超差及時采取措施，以防止孔斜過大，保證孔身質量。

2.1.2 鉆孔彎曲的糾偏方法

在鉆探施工過程中，如果發現孔眼出現了較大的彎曲，致使孔眼軌跡嚴重偏離目標控制點時，就要立即停止鉆進，對孔眼進行測量，以確定發生嚴重彎曲的深度、偏斜的方位角和傾角大小，然后根據具體情況采取如下幾種方法進行糾偏。

1）根據測得的孔眼傾角的大小制作偏心楔子，然后按測量所確定的深度和方位角將偏心楔子下落到孔內相應位置并固定，之后開機輕壓、慢轉鉆進，逐漸把孔斜糾正。

2）根據測量所得數據，在孔內相應位置灌注高強度水泥漿，待水泥漿凝固硬化后再開機輕壓、慢轉鉆進，逐漸把孔斜糾正。

3）根據測量所得數據資料，選用合適的糾偏器如螺桿鉆具，進行糾偏。

2.2 孔底坐標計算

在鉆進過程中，每50m及提鉆時利用光纖陀螺測斜儀測量孔斜并記錄，以便及時了解孔眼軌跡，從而控制鉆孔質量。在完鉆后、下管前，通過進行地球物理測孔，以每20m一測的密度全孔測斜，以保證孔底坐標計算的準確性。

施工結束后，求算出3個送料孔孔深238.5m處坐標，孔口坐標和孔底坐標差值見表2。

表2 孔口坐標和孔底坐標差值表 m

通過計算，施工3個送料孔孔底偏移距分別為：注1孔 0.24m、注 2孔 0.69m、注 3孔 0.08m，均滿足設計“偏移距不超2m”的要求。

3 井下貫通

因孔位距主巷道有約3m的距離，送料孔施工結束后，井下施工巷道進行貫通連接。楊莊煤礦地測科根據孔底位置進行了貫通設計，因3個送料孔距離巷道較近，計劃施工長約5m、寬約2.2m的巷道進行貫通，并在井下進行放樣標定，掘進隊依據放樣進行貫通施工。為保障施工安全，巷道施工2.5m后，先小斷面掘進找尋鉆孔，根據貫通鉆孔距中線的距離，控制巷道左右擴幫。貫通后地測科進行誤差標定。貫通示意圖見圖2，貫通誤差見表3。

圖2 貫通示意圖

表3 貫通誤差表 （m）

煤礦測量規程要求，同一礦井內貫通巷道水平重要方向容許偏差值為0.3m，兩井間的巷道貫通水平重要方向上的容許偏差0.5m。[4]為此楊莊煤礦結合規程要求地測科把垂直于巷道方向（假定的x軸方向）的誤差作為重要方向誤差，控制在0.5m以內，平行巷道方向和豎直方向對貫通影響較小，誤差不做要求。經分析，重要方向最大誤差為0.17m，貫通精度滿足要求。本次貫通誤差是多次誤差累積的結果，能以較高精度貫通得力于各環節控制。

4 結論

3個送料孔都嚴格在設計孔位施工，經過鉆探、測井、下管、固井、掃孔等工藝流程后，順利成孔，并與井下主要巷道通過連接實現貫通，既保障了施工安全，又保證了施工精度，為下一步高水充填開采提供有力保障。