定向钻进技术在煤矿地质防治水中的应用

定向钻进技术在煤矿地质防治水中的应用

商天宇

淮北矿业股份有限公司袁店一井煤矿，安徽 淮北 235000

摘要：在国民经济持续增长过程中，煤炭能源开采量与日俱增，有利于各行各业的发展壮大。然而在煤炭资源开采过程中，水体地质灾害问题很容易对采矿作业造成较大影响。定向钻进技术是一种新型的地质勘探工程技术，需要与先进的钻探设备、测量仪器等协同配合，通过钻孔连接水源，实现水文地质勘探和地下水治理，其被广泛应用于煤矿地质防治水、城市地下管网建设、隧道工程、海洋资源勘探等领域。传统的地下水勘探方式大多依靠井筒，而井筒受到地形地貌的影响，有时难以探测到关键的水文地质信息，难以有效地治理地下水。而定向钻进技术则可以不受井筒限制，能够钻进任何角度和深度的地层，获取更准确和全面的水文地质信息，可以实现对井下地质的三维探测和监测。

关键词：定向钻进技术；煤矿；防治水

引言

矿井水害是影响煤矿安全生产的重要地质灾害之一，经常造成了严重人员伤亡和巨大的经济损失。为此，预防、减少或者杜绝水害事故，积极推进矿井水害防治工作意义重大。

1煤矿地质防治水必要性

防治水作业开展前，需委派专业人员勘察矿井周围地质情况，了解周围环境详细信息，为后续工作的开展奠定基础。在煤矿开采中地质因素属于主要的影响因素之一，对地质信息加以全面地了解可以有效提升作业人员工作安全性。同时，煤矿行业属于高危行业，当前市场竞争日益激烈，企业为在市场中占据一席之地，除了需要具备足够的资历，还应当避免安全事故发生，提升企业信誉度、作业安全性。防治水作为安防重要工作内容，全面落实，确保作业人员生命安全，提升企业知名度，促使更多的人员前往企业就职，进而推动企业全面发展。

2矿井水害类型

2.1裂隙水、砂岩水、岩溶水等

当开采工作面或巷道在揭露砂岩水、石灰岩等可溶性岩层含水层、或与强含水层内有关联的裂隙水时，就会透水溃水事故。其特征为：水量大、水压高、不易疏干。但当裂隙水、砂岩水没有补给水源时，水量一般通常会逐渐减少；一旦有补给水源时，涌水量就无法估计，极有可能会造成淹井事故。

2.2关停矿井及采空区积水

近年来，煤矿开采过程中暴露出来诸多问题，因此国家层面陆续开始调整煤炭资源的产业结构（资源整合）。对于资源整合的矿井来说，由于前期很多小煤窑对资源的破坏，管理混乱，资料不全等遗留问题，必然会对现存矿井的采掘工作造成较大的威胁。随着越来越多的小型矿井被关停，关停之后的矿井已经无法处理排水的问题；整合后正规生产的煤矿随着资源的减少浅层煤炭资源枯竭，在开采深部煤炭时上部采空区积水将会对深部煤层的开采构成安全威胁，如不能及时有效地探明处理上部采空区积水极有可能会导致透水、淹井的事故发生。

3定向钻进技术在煤矿地质防治水中的应用

3.1施工前定向钻进技术的应用

在施工前期准备阶段，也影响着煤矿防水施工的整体效果，也是应用定向钻进技术的关键阶段。作为施工设计人员，必须充分了解煤矿开采施工的实际环境，对煤矿附近的地质构造、煤矿井下的岩石结构等，都必须做到心中有数，根据煤矿的实际情况，设定合理的钻孔尺寸，开展定向钻进作业。由于定向钻进技术具有一定的复杂性，操作人员需要具备强大的专业技能以及相关知识储备，对煤矿施工的现场环境足够了解，在施工过程中确保煤矿支护板能够发挥出应有的支护效果，才能确保施工有序推进，保障相关人员的安全。此外，作为施工人员，在定向钻进作业环节也必须做好防护，佩戴好相应的防护设施。

3.2施工中定向钻进技术的应用

在定向钻进技术的施工过程中，需要严格按照设计要求进行操作，注意施工安全和质量，及时调整施工方案，以确保施工效果的最大化。在进行井身钻进施工时，根据设计要求，选择合适的钻头和钻进井径，控制钻进速度和压力，保证井身的质量和精度。在钻进过程中，需要对钻进井周围的岩层进行分析，根据实际情况及时调整施工方案，以避免施工过程中出现岩层塌陷等安全问题。接下来的工艺是进行井眼扩孔和套管施工。在井眼扩孔过程中，需要根据设计要求控制扩孔进度和深度，保证扩孔精度和质量。在套管施工过程中，需要严格控制套管的长度、直径和壁厚，保证套管的质量和安全性，还要进行井眼中的灌浆和封堵工作。在灌浆过程中，需要选择合适的灌浆材料和施工方式，确保灌浆的均匀性和密实性。在封堵工作中，需要选择合适的封堵材料和施工方法，确保封堵效果的稳定和可靠。在以上工艺措施完成后，需要对井壁和井眼支护，在井壁支护工作中，需要选择合适的支护材料和支护方式，确保井壁的稳定和安全。在井眼支护工作中，需要选择合适的支护材料和支护方式，确保井眼的稳定和安全。同时，在支护过程中需要根据实际情况及时调整施工方案，以确保支护效果的最大化。

3.3施工后定向钻进技术的应用

在施工完成后，定向钻进技术主要应用于井下管线的安装和修复以及地质灾害的治理。首先，井下管线的安装和修复是煤矿施工完成后重要的任务。通过定向钻进技术，可以在井下远距离安装或修复管线，避免了煤矿地面上大量的开挖工作，降低了人力、物力、财力成本。在煤矿井下，由于采空区、底板变形等原因，地下管道易于断裂、变形和堵塞，对井下生产和安全带来严重影响。定向钻进技术可以在不破坏井下结构的情况下，在地下进行修复和安装管线，使得井下管线的维护更加方便和安全。其次，地质灾害的治理也是煤矿施工完成后必须面对的问题。地质灾害包括煤与瓦斯突出、煤岩爆炸、冲击地压等，对煤矿井下生产和安全都带来极大的威胁。定向钻进技术可以在地下进行修补、加固和钻孔等操作，避免了煤矿地面上的开挖和破坏，使得治理地质灾害的成本和难度大大降低。最后，煤矿井下还存在着各种特殊的工况和情况，例如，地下河流、暗流、地下溶洞等。这些情况都会影响煤矿井下的排水和通风情况，带来严重的安全隐患。定向钻进技术可以在地下进行打洞和钻孔，使得井下的排水和通风更加便捷和高效。

4定向钻井技术应用优化策略

创新永远是技术发展的重要方式，定向钻进技术在我国的发展也需要通过创新来实现。①针对发达国家先进的定向钻进技术经验，要及时开展学习与运用，提升煤矿地质防治水的效果；②要强化对定向钻进技术人才的培养，用大量的人才实现定向钻进技术创新，并通过人才战略储备，实现定向钻进技术的不断发展，进而大幅度提升定向钻进技术水平；③对创新的定向钻进技术要及时投入实践，根据煤矿巷道的地质环境，借助创新的定向钻进技术开展防治水工作，总结经验的同时也推进后续创新的开展。

结语

综上所述，在煤矿开采过程中，地质防治水是一项重要的工作。而定向钻进技术则成为了煤矿地质防治水的一种重要手段。尽管定向钻进技术在煤矿地质防治水中的应用存在一定的技术难度，但是其应用前景依旧十分广阔。在不断推进技术创新和设备升级的同时，定向钻进技术必将在煤矿地质防治水中发挥更为重要的作用，为煤矿生产的可持续发展和生态环境保护作出更为积极的贡献。

参考文献

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