定向钻探技术在井下防治水作业中的应用探析

定向钻探技术在井下防治水作业中的应用探析

刘艳伟

国家能源集团神东煤炭寸草塔二矿  内蒙古自治区鄂尔多斯市  017010

摘要：虽然我国能源结构整体在不断优化，各种类型的清洁能源大量被使用，但是随着煤炭行业的转型升级，特别是煤炭资源仍旧是我国的战略性安全能源，煤炭行业在我国的地位仍旧非常关键。但是从我国煤炭行业的发展来看，进入到深部开采阶段已经成为必然，在煤矿深部开采的过程中，面临的矿井水害问题非常突出。从当前煤矿防治水来看，关键的措施之一就是进行钻探，而采取定向钻探技术较好提升了煤矿防治水的效果。因此，对定向钻探技术在煤矿防治水中的应用进行分析有着较为重要的意义。

关键词：煤矿；探放水；定向钻探；应用分析

引言

众所周知，我国作为煤炭资源丰富的大国，开采煤炭是发展国民经济的重要支柱。当前，煤炭产业不断发展。若想开发更多的煤炭资源，则应该深入研究各种技术性问题。在这之中，煤矿防治水问题相对较为突出。考虑到煤矿开采涉及到的地理条件较为复杂，同时受制于开采人员专业性、操作行为等诸多因素的影响，极易产生各种安全危害和安全事故。因此，当前煤炭开采的水害问题较为严重，影响煤矿开采的经济利益，阻碍煤矿行业的长远发展。如何采取合理的措施加强技术研究，解决煤矿水害问题，俨然已经成为煤矿行业的重中之重。

1定向钻探技术原理

定向钻探技术主要是对采掘区域采用专用的千米钻机进行探放水钻孔施工，钻孔在施工过程中可通过随钻的测量系统随时对钻孔方位角、轨迹等进行测量、调整，从而保证钻孔按指定方向施工，保证钻孔到达指定的积水区，达到一次性精准放水的目的。定向钻探技术具有探测距离长、精度高、钻孔总长度短、钻场布置数量少等优点。

2钻探技术应用到煤矿水害防治工作中重要性

我国有丰富的煤炭储量和产量，但煤矿水文地质条件复杂性较高。伴随近些年我国煤炭工业发展迅速，水害问题也越来越突出。煤矿开采阶段如果突发事故，很容易导致人员财产损失，影响我国煤矿安全生产的重要隐患即是水害威胁。钻探技术逐渐成为煤矿水害防治技术实施的重要途径、手段。在煤矿水害防治过程中应用钻探技术，能够对前期物探结果验证，还能够对富水异常位置水文地质特点，帮助施工一方对导水构造水文地质条件与水源之间的关系有效了解。但另一方面，在我国现阶段煤矿水害防治工作开展过程中，很多问题都在影响钻探技术应用效果，如较短的含水层有效孔段、不可控的钻孔轨迹、较浅的钻孔深度等。因此在实际对钻探技术应用时，相关设计人员需要对钻孔轨迹平直性有效保证，在此基础上对钻孔弯曲程度有效控制，对孔壁与钻杆之间频繁摩擦导致的给进压力有效避免。同时，为了对钻孔埋钻风险等因素有效减低，相关水害防治人员能够将定向钻进加回转钻机的方式，带出钻进孔中多余杂质，并观测钻进极端钻孔漏失量，明确岩层破碎带水害分布情况，为后续水害防治提供良好的理论基础。此外，为了对巷道掘进后续工作稳定性的保证，对矿井工作面紧张程度缓解，相关工作人员可对工程水文地质条件相似的工程经验借鉴，从而对煤矿水害区钻探方法有效调整。

3煤矿防治水定向钻探技术应用分析

3.1钻探技术工作开展前的准备

首先，技术工作者要充分了解施工条件，并根据矿区地下岩石的实际构造实施勘探，然后要根据岩石的具体情况确定钻孔尺寸。由于钻探过程是一个较为繁杂的工作，需要具有较高的专业性，所以该工作应由具有较高专业技能的人员进行操作，在开展钻探作业中若有一点疏忽，就会导致整个工作失败。所以钻探技术工作开展前，应对技术人员的资格进行审查，需持有上岗证且具有高技术水平的人员。其次，在执行作业之前应完成全部检测工作，看其是否处于安全范围内，根据矿下区域的实际情况，开展顶板和支板支撑活动，并检查矿下是否有积气和积水的情况，确保工作人员能够在安全的环境进行作业。另外，有关技术人员在进入矿内时，应提醒其佩戴相关的安全护具，并确保防护装置可以正常使用。

3.2设计钻孔结构

在进行本次井下定向疏水钻孔的设计时，采用了1#、2#钻孔套管的方式。在开孔时，钻头的直径设计为153mm，钻孔在钻进的过程中，钻进的长度设计为与煤层垂直距离为6m作为具体的标准。在钻孔成功后，设计耐压试验，在满足了耐压试验的标准后，钻孔才能够使用。钻孔成孔后，将直径为146mm的套管安装到其中，这时选择使用的注浆泵为井下专用注浆泵，水灰比例设计为1.5:1，套管通过水泥浆的作用有效固定，水泥浆使用的标准为孔壁周边没有漏水为具体的标准，若出现了漏水的问题，则需要对套管进行重新固定。在开始定向钻孔后，本次选择使用具备监测功能的定向钻孔工艺，对整个施工的过程进行全面实时的监控，钻孔直径设计为98mm，在巷道内设置三个定向钻孔点。

3.3井下探放水钻探技术

井下探放水钻探技术，主要借助于定向钻进技术，然而由于施工环境、施工技术存在一定的差异性，因此定向钻井主要涵盖了两个不同的方面，即精确型与标准型。在开展井下钻探时，如果对钻井靶点精确度缺少控制，其无法满足严格要求，便可以运用标准定向钻井技术即可。事实上，任何事物都需要辩证看待，具有双面性。井下探放水钻探技术也存在一定的弊端，如靶点精确度无法精准控制，难以准确把控。例如，我国煤矿水文地质局在山西地区开展的一些放水项目中，采用井下探放水钻探技术可以实现精准勘探，并收获颇丰。

3.4钻探技术工作开展中

在施工过程中，应严格按照各项操作指标，每个环节的工作都要做好。第一，开展钻探作业时，现场工作人员必须站在钻机的一边，禁止站在钻机立轴的下方或其旋转周围，钻机的下方也不得堆放任何东西。第二，当触摸钻探机钻杆时，不要戴手套进行操作，要注意钻速和钻头的深度，并严格根据施工的有关要求来操作，若是发现钻机存在故障，切忌用力拉拽，否则不但有危险，而且还会损坏钻机，应立即切断电源，然后找到出现故障的主要原因。第三，钻探工作人员应认真做好工作记录，并及时记录每次钻进煤矿岩层的深度和距离。若是在实际钻探中，煤矿岩层中水量和水压突然增加，应马上停止当前的钻探作业，并及时记录此刻的钻探深度，把钻杆固定好，切记不要随意取下，然后向有关部门进行汇报，并采取有效的解决办法。

结束语

在我国市场经济发展中，煤炭行业作为重要的支柱性产业，有效利用钻探技术能够有效防治煤炭井下水害。例如，钻探技术能够阻隔导水通道及矿井水害等方面的问题。事实上，煤矿井下防治水中钻探技术是不可或缺的一个步骤，只有细化不同的环节，完善钻探制度，优化钻探方案，才能够确保探查人员的生命安全，保障施工钻探工程稳定运行。总而言之，应该有效引进这方面先进的技术，只有创新技术升级，才能减少操作失误，从技术源头提升煤炭钻探工程的安全性，保障钻探工程的整体经济效益，推动煤矿行业的可持续性发展。

参考文献

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