論定向鉆探技術在煤礦防治水中應用

林綱虎

【摘?要】從工程實例出發，結合掘進前期中開展探放水施工中存在的諸多問題，結合煤礦掘進施工的具體情況，提出了定向鉆探技術原理以及應用措施。從應用效果來看，定向鉆探技術能對于煤礦防治水施工具有重要意義，大大提升煤礦防治水施工的總體效率。

【關鍵詞】煤礦防治水，定向鉆探，施工原理，施工措施

1 引言

在新時代背景下的煤礦掘進工作面預防水害事故的工程中，探放水施工則是非常重要的有效措施。在具體的實踐中，則是通過利用鉆探技術來明確水害具體位置，并有效開展疏壓降的工作。在巷道掘進的實踐環節中，傳統的探放水施工存在著諸多方面的不利影響，具體來說，表現為整體工程量偏大、對于巷道總體影響較大、施工效率偏低等。所以，如何發揮好定向鉆探技術的優勢，優化探放水施工工藝技術，方可以全面實現預期提升煤礦防治水效率的要求。這里結合實際案例的方式，重點探討了定向鉆探技術在煤礦防治水中應用。

2 巷道掘進前期探放水施工工藝及問題思考

2.1 前期探放水施工工藝

第一，借助于ZDY3700B 型鉆機開展鉆孔施工操作，其中的主要參數為：鉆機功率為 50kW、導向鉆孔鉆頭直徑為 75mm，而擴孔鉆頭直徑為132mm。

第二，從實際的水文地質條件考慮，并沒有必要進行迎頭鉆孔的布置，結合實際需求，在工作面中合理化實現五個頂板鉆孔的優化布置，滿足鉆孔深度為150m的要求，總體來看，呈現出五個鉆孔位置的“扇形”分布特點。

第三，在安裝工作面鉆機的基礎上，方可以開展鉆孔施工工作，滿足鉆深為11m之后，進行相應的擴孔施工，擴孔深度滿足11m，這是進行鉆孔內部的設置PVC 孔口管，結合工藝的要求選擇聚氨酯來進行封孔。

第四，完成封孔的基礎上，能有效開展相應的注水耐壓試驗工作，滿足注水壓力的實際要求，并滿足相關的耐壓時間，在滿足試驗合格的基礎上，方可以開展鉆進工作。

2.2 問題分析

一是，整體的鉆孔施工具有比較大的工程量，其中，巷道每次超前鉆探長度達到了150m，在具體的實踐工程中，總共涉及到40個鉆孔，這樣就意味著將近6000m的總長度，施工周期比較長、勞動強度大。在進行鉆孔施工環節，巷道則難以進行掘進，造成相應的巷道效率大大下降。

二是，鉆孔大都并沒有用處，同時數量過多。在傳統的超前鉆探工作中，涉及到的鉆孔數量過多，且沒有太多用處，具體施工環節中存在著一定的盲目性，難以滿足相應的探放水效率要求。

3 定向鉆探技術應用分析

3.1 定向鉆探技術原理

在全面推進定向鉆探技術的過程中，鉆孔施工則通過千米鉆機實現，鉆井動力則是利用螺桿馬達方式提供。在具體的過程中，能有效結合隨鉆測量系統的強大功能，實時化測量以及控制相應的鉆孔軌跡、彎角、旋轉角等參數，能按照預定的方位角開展鉆進的工作。這種方式能實現超過400米的鉆探深度，準確率超過98%，具有良好的應用效果。

3.2 定向鉆探設備

結合本項目中的實際工況情況，在具體的鉆探施工環節中采用ZDY45000 型的鉆機，并從鉆探項目的實際需求出發來配置了二代鉆進測量系統、泥漿泵以及控制系統等設備。

3.3 定向鉆探施工工藝

第一，在進行掘進位置500米的情況下，選擇定向鉆探施工方式，在結合相應的三維地震探測數據情況，能顯示出覆采空區積水的大約區位。其和施工巷道距離為垂直方向在50米，相應的水平投影偏差角度為 24°。在數據基礎上，能有效開展四個定向探水鉆孔，其深度為457m的施工。

第二，掘進巷道迎頭煤壁中合理化布置相應鉆孔，其成為直線分布，每個間距為1.6米。在具體的鉆進過程中，結合前350m以6°傾角快速鉆進的方案，并保障能有效控制偏差范圍在3°以內，在后邊范圍中應逐步控制減少傾角，在鉆入積水區的鉆孔傾角則為2°。

第三，從地質數據方面來看，本區域的直接頂為炭質泥巖，厚度為7米，這樣的情況下，鉆孔要求終孔位置滿足于堅硬穩定巖層中即可。在進行變徑的方式來進行擴孔，具體可以選擇為133mm 和 153mm的擴孔段直徑，在完成施工之后，能實現鉆孔內安裝直徑為 127mm 孔口管，并按照規范要求來予以封孔。

第四，在完成封孔的基礎上，全面保障注水耐壓實驗的有效性，在符合注水壓力的要求下，按照規范要求進行止水閥、泄壓閥等安裝，并有效開展導向鉆孔施工工作。在具體環節中，可以通過強大的隨鉆測量系統來實時化記錄鉆孔軌跡，并能進行具體分析，旨在全面有效進行偏差的有效控制。

3.4 實際應用效果分析

第一，能全面保障實現巷道快速掘進的工作，在傳統的模式下，施工項目特別容易受到探放水施工工藝等多方面的影響，總體來看的平均掘進速度為 5.6m/d。相比而言，借助于定向鉆探技術的優勢，能有效起到良好的快速掘進的要求，基本不影響巷道掘進，這種情況下的巷道掘進速度能實現9.8m/d，能滿足巷道的安全性要求。

第二，能有效保障鉆孔施工周期及工程量的全面脫酸。借助于定向鉆探技術的優勢，相比而言，能大大縮短施工工程量，比傳統模式縮短了4325米，也節省了施工周期12天，總體的施工強度大大降低，并且具有很高的施工效率。

第三，具有比較高的探放水效率。在選擇定向鉆探技術的基礎上，涉及到的定向鉆孔為濕孔，相應的防水壓力為1.25MPa，放水量基本上預計積水量大體相等。在進行巷道后期的過程中，會存在著頂板的局部淋水情況，總體上并沒有影響到巷道掘進施工的情況，能對于覆采空區水患問題基本上予以消除。

4 結束語

綜上所述，結合工程實例，探討了運輸順槽掘進前期中開展探放水施工中存在的諸多問題，在此基礎上，從實際工況條件出發，論述了采用定向鉆探技術方案的具體措施。從應用的實際效果表明，借助于定向鉆探技術的優勢，能全面保障實現預期的施工要求，有效促進探放水施工效率，值得在今后進一步進行推廣應用。

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