定向钻探技术在煤矿防治水中的应用.pdf
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1、2023.7 矿业装备/1550 引言我国煤矿储量丰富,受地势结构和环境等因素的影响,煤矿开采工作难度较高。探放水施工是推进矿井水防治工作和进行煤矿挖掘开采工作前必不可少的环节,直接影响后期各项开采作业的顺利开展。探放水施工过程需要对挖掘区域的岩层结构、构造水、采空区积水和老窑水等各种可能造成水害的因素进行考察和监控,以便影响矿井挖掘的进程。矿井水的防治工作一直深受煤矿开采行业的关注,如何在降低水害事故风险的同时,提高煤矿开采作业的效率和保障开采工人的人身安全,一直煤矿开采行业不断思索和亟需解决的难题。随着定向钻探技术的出现,其精准性、全面性和安全稳定性深受各煤矿开采行业的青睐。定向钻探技术从
2、岩层机构、钻井技术、排水、工人安全等多个方面进行了综合考量,不仅有助于提高钻井挖掘效率,还能充分保障施工人员的人身安全。因此,把定向钻探技术用于煤矿防治水和钻井挖掘施工,将实地数据总结分析,对煤矿开采具有十分重要的意义。1 煤矿水害原因分析1.1 煤矿开采区积水水害虽然中国煤矿开采行业发展历史久远,但是矿井挖掘开采技术比较落后,因而在矿井内常常出现范围较大且深的采空区。当矿井岩层富水性较强时,就会导致积水进入采空区,如若积水大量在采空区沉积,将可能导致煤矿事故的发生。已有数据统计表明,煤矿开采区积水造成水害的事故发生频率较高,这不仅危害煤矿工作的开展,还可能影响周边的地质条件,甚至危害工人和周
3、边居民的安全。1.2 煤矿顶板或陷落柱水害煤矿开采的工作场所多在地下,矿井内岩层结构复杂,顶板在维持采矿空间的稳定完整性和隔绝外界岩层方面发挥着重要作用。但对于地下水的渗透,顶板存在一定局限。顶板触及岩层造成水害与煤矿周边地质条件和岩层结构有着直接的联系,在顶板和富水岩层接触的部位,地下水长期渗透,将可能导致顶板发生断裂,这对煤矿开采工作和工人安全构成巨大的威胁。对于结构脆弱的石灰岩,受到较大压力冲击时,其内部结构容易发生断裂,并容易造成支撑矿井的岩石损坏,地下水灌注的风险也随之而来。因此,在开采煤矿时,需要提前对煤矿周边岩层结构进行仔细考察,观察是否存在暗渠,并测定其地质含水量和岩层的富水性
4、,以避免矿井挖掘和煤矿开采过程中因误碰含水量较高的岩层而发生水害,影响煤矿开采进程、设备运行安全和工人的人身安全。定向钻探技术在煤矿防治水中的应用郭江鹏(山西省长治经坊煤业有限公司,山西长治 047100)摘要:水害问题严重阻碍着煤矿开采工作的顺利进行,先进科学的钻探技术对煤矿防治水施工具有重要意义。分析煤矿开采造成水害的原因,将定向钻探技术用于煤矿钻井挖掘和防治水施工中,并实地考察和研究其实际运用情况,结果显示定向钻探技术对提高钻井挖掘效率、缩短挖掘周期、保障施工安全稳定性等方面具有较高的实用价值。关键词:煤矿;水害;定向钻探技术156/矿业装备 MINING EQUIPMENT装 备2 煤
5、矿防治水用定向钻探技术分类定向钻探技术主要采用千米钻机实施探放水钻孔,具有精准度高和探测距离长等优点,此技术在煤矿开采过程中具有广泛的运用。在定向钻井过程中,随钻的测量系统可对钻孔轨迹和方位角等进行监测和调整,以便于钻头按照指定方向施工,顺利到达积水区完成精准放水。定向钻探需要多种技术相互配合,包括煤层孔螺旋钻杆钻井技术、大口径直排水井钻井技术、井下探访水钻探技术和松软层根管钻井技术等,下面分别介绍各项技术。第一,煤层孔螺旋钻杆钻井技术,主要用于地质松软和煤层复杂的煤矿开采工作,因为地质松软的煤矿意味着粘度大、强度低和成孔难度高,钻头因此难以进入到深层,过度钻孔甚至可能造成煤层断裂和塌方事故。
6、而煤层孔螺旋钻杆钻井技术可有效避免质地松软的碎屑堵住钻孔,对保证钻井效率和安全稳定性都具有较高的优势。按照规定要求,矿井井管内径一般为 400550mm,这对钻井施工是一大限制。第二,大口径直排水井钻井技术。在对钻进、气动潜孔井等影响因素进行大量研究调查和实地考察后,对原有钻井技术进行了优化改良,提出了该技术。当前此技术运用广泛,具有高效、安全和稳定等优点。第三,井下探访水钻探技术,需要定向钻探技术共同参与,以精确定位含水层的位置,促使钻孔对准目标方向,便于抽取和探访地下水,降低矿井岩层的含水量。井下探访水钻探技术的实用价值高,但对地质条件、设备技术和实际操作等都具有较高要求,任何一方面出现差
7、错,都可能影响钻孔的精确度。第四,松软层根管钻井技术,主要用于结构复杂多变的岩层,岩层组成不同,硬度也随之不同,从浅层表面钻井至松软层,开孔难度大,操作不当甚至会引起地下水渗漏。因此,在钻井过程中,需堵塞各放水孔,在高强度钻头和岩心管相互配合下钻井至更深的岩层。如若在深层钻井阶段遇到松软层土质,为了避免松软土质引起钻孔堵塞,需要插入孔径更大的管道和直径大于钻头的岩心管。一旦钻进松软层,迅速将岩心管拉起,然后借助根管的外扩压力让钻头快速通过松软层1。3 煤矿防治水中定向钻探技术的应用3.1 钻探工作面探测和准备工作为了钻探施工的顺利开展,必须根据规定和要求落实各项准备工作。以 8102 综采工作
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