全方位鉆孔測斜儀在礦井防治水中的應用分析

摘 要 現階段鉆井工程中廣泛使用鉆孔測斜儀，以準確獲取巖土體內部位移方向以及各深度位移量。本文基于分析鉆探工程在礦井防治水工程中的重要性，結合實際工程案例，分析全方位鉆孔測斜儀的應用流程與要點，總結偏斜規律。

關鍵詞 全方位鉆孔測斜儀;礦井防治水;偏斜規律

引言

科學技術不斷發展，井下鉆孔測斜技術日趨成熟。井下鉆探作為礦井防治水工程中使用的重要技術手段，實際操作中易受到多種因素影響，導致鉆機發生偏移，無法完全按照設計軌跡鉆進，影響數據分析和預測，甚至埋下安全隱患。

1工程概況

河南永華能源有限公司嵩山煤礦位于偃龍煤田嵩山井田東段，水文地質類型為中等，煤層底板太原組以及奧陶系灰巖具有強富水性。隨著礦井開采深度的延伸，工作面在煤層標高-240m以下回采時，煤層底板突水系數超過0.06m，礦井需要實施底板注漿改造、疏水降壓等綜合水害防治措施，應當有針對性地在回采前進行煤層底板注漿加固。通過對各采區水文地質條件研究結合疏水降壓試驗，總結水文地質規律，采取安全、經濟、合理的底板承壓水綜合防治措施。為保障上述措施有效實施且預防突水災害發生，需要進一步查清地質異常體的導水性以及富水性，如清斷層、陷落柱等。鉆探工程通常用于主采煤頂底板改造工程、老空水探放工程等，在礦井防治水施工中用于準確勘查地質構造。

2全方位鉆孔測斜儀在礦井防治水中的應用特點

礦井用全方位鉆孔測斜儀是測量鉆孔方位及軌跡的一種專用測量儀器，可以為地質勘探孔、探放水孔等鉆孔的有效鉆進和后續施工提供相應技術支持。傳統利用鉆孔直接揭露地質資料，以此指導礦井防水生產往往存在一定安全隱患，鉆探工程施工采用近水平鉆進，鉆進過程中受到的生產壓力、巖石力學性質差異、產狀變化、鉆具自重等因素，很可能導致鉆孔偏離預設軌跡方向，無法得出準確的地質資料。

3全方位鉆孔測斜儀在礦井防治水中的應用流程與要點

在該工程案例中，需要運用全方位鉆孔測斜儀解決注漿孔鉆進軌跡檢測的技術性難題，保證鉆機可以按照預先設計的軌跡持續鉆進，準確完成目標層位的注漿改造工作。

（1）工作原理。全方位鉆孔測斜儀是由“全方位鉆孔測斜儀同步機”以及“全方位鉆孔測斜儀探管”配套組合而成的一套設備，可以利用測斜儀對井下各類鉆孔測斜從而獲取相關數據資料[1]。同時結合孔內揭露的地質資料，通過綜合分析，能夠對孔深點在孔內的位置和巖性有更為全面且準確的掌握。實際鉆探工程中，同步機與探管相連接，同步后分離并分別作業。同步機負責記錄采樣點號，探管中安裝了傾角傳感器和方位傳感器，可以準確測量鉆桿空間姿態參數，自動轉換為數字信息并儲存。鉆孔測量完成后，再次連接探管與同步機，上傳鉆孔測量數據至同步機，由同步機將數據傳輸至電腦終端，通過軟件分析處理數據，生成數據報表和鉆孔軌跡圖。注意全方位測斜儀的探管的在測量過程中，應始終保持穩定，不可在測量期間轉動連接探頭的鉆桿，一定程度上利于保障測量數據的準確性，避免出現較大偏差。

（2）鉆孔設計與鉆孔施工。考慮到該井田采區工作面含水層分布以及地質條件，參考以往工作面改造數據，為保證達到國家規定安全回采標準，以該礦區安全突水系數經驗值為參考，擬定設計標準，針對該工作面底板改造鉆孔進行設計，內容包括傾角、方位、設計孔深等。要求在鉆孔施工前，利用全站儀做好放線工作并確保精準，以標定的方位與傾角為依據準備施工。施工過程中，根據鉆進到達的目的層位，確定應停鉆的位置，確定無誤后開始注漿改造。值得注意的是，鉆孔設計與鉆孔施工完成后，需要嚴格依據技術管理規定要求，選擇超過10%數量的鉆孔開展測斜工作。

（3）鉆孔偏斜規律。選取三組鉆孔測斜數據，對其進行采集和處理，將鉆孔設計與實際測斜參數比對，比對內容包括方位角、傾角以及孔深，以此得出實際終孔位置與設計終孔位置的比對結果，包括設計坐標、實測坐標、平面布置、設計層厚、實測層厚，利用計算機軟件匯總各項參數，繪制鉆孔設計與實際平面對比圖、鉆孔設計與實際剖面對比圖。根據繪制的對比數據和對比圖可以得出，不考慮測斜誤差因素的條件下，幾乎每個鉆孔實測隔水層厚度均大于設計的隔水層厚度，存在以下普遍性問題和規律：①地面測量儀測斜結果與導線測量結果相比較，偏差小于2°，測量成果可用?；跍y量前測斜儀有一段穩定時間為前提，才能夠保證準確讀數;②方位角變化有明顯規律，分析數據，幾乎偏向于等高線數值較低的方向。傾角有較大變化;③基于鉆孔的隨機性且測斜數據覆蓋面有限，鉆孔傾斜無法得出普遍規律，難以準確分析出影響鉆孔偏斜的因素及其所占權重，但為類似工程提供有效參考。運用全方位鉆孔測斜儀，基本解決該工程中井田鉆孔偏斜的技術問題，優化了傳統礦井防治水施工程序。

4結束語

全方位鉆孔測斜儀在礦井防治水中的應用可以通過施測對比鉆孔實際軌跡，有利于直觀了解鉆探結果與設計存在的偏差，并通過鉆孔偏斜規律提高后續礦井防治水工程效率和質量。

參考文獻

[1] 唐文佳，呂雨生，何旭東，等.鉆孔測斜儀在探測滑坡滑面中的應用[J].資源信息與工程，2019，34（4）：140-142.

作者簡介

段鑫（1989-），男，河南永城人;學歷：大專，職稱：助理工程師，現就職單位：河南永華能源有限公司嵩山煤礦，研究方向：煤礦防治水。