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矿井下钻孔加固防水技术研究

2014-08-15刘氩镭

科技传播 2014年4期
关键词:钻杆含水层钻机

白 飞,宗 晖,刘氩镭

河南省煤田地质局三队,河南新乡 453000

0 引言

现代煤矿开采事业随着社会形势的发展及能源的紧缺而逐渐兴起,其在发展的过程中经历了较长时间,各项技术的提高及工艺逐步趋于完善使得煤矿的成产效率大大的提高。但是由于某些煤矿的水文地质情况较为特殊要求,且周围的环境中不稳定因素较多,存在着厚度较大的含水层,泉水丰富,且存在岩溶裂隙,在进行井下钻孔时容易出现底板涌水的现象,需要精心加固措施,及防水措施,以保障施工安全性,避免出现意外事故,提高施工质量及生产效率。

1 水文地质条件

本区内河流主要有:清水河、黄水河、石门河。井田北的太行山区岩层裸露,沟壑深切,河谷地带有许多岩溶大泉,径流资源丰富,多数河流上游河段有水,距山口10~20km 开始漏失和全部漏失,成为煤矿的主要充水水源。另外,为满足农业灌溉需要,还兴修了纵横交错的各种干渠。该区的基本地质情况为:太行山山前平原,主要由坡积、洪积和冲积洪积扇裙组成,地面海拔标高72m~85m,全区呈北高南低缓慢倾斜地势,坡降4%~6%。地势总体平坦,低洼地带易发生洪涝灾害。其主要的含水层为寒武、奥陶系的厚层状灰岩、泥质灰岩,总厚度800m~1000m,裸露区或断裂带常有大泉出露,泉流量0.01m3/s~7m3/s,水化学类型为HCO3-Ca(Mg)型,矿化度为0.3g/l~0.4g/l,水位标高在北部双头泉为850m,山前为110m,水头梯度13‰~61‰;在矿区内岩溶裂隙发育不均匀,单井出水量1000m3/d~5000m3/d,单位涌水量为0.01/s.m~33.3l/s.m,渗透系数焦作矿区为14.5m/d~48m/d,北部赵固勘探区为0.0033m3/d~0.701m3/d。水位标高110m~82m,属强富水含水层。深部二井富水程度偏弱,水化学类型为HCO3-Ca.Mg 型,矿化度<0.3g/l,该组与太原组下段灰岩浅部水力联系密切。

2 钻孔设置

全面分析了矿井的各项资料和地质情况,查实了巷道出水与矿区内岩溶裂隙有着密切的联系,因此需要将其进行严密的封堵措施。钻孔设置是封堵措施关键环节,首先选择ZDK3200型钻机,利用直径为160mm 或130mm 的钻头进行开孔,将直径146mm 或127mm 孔口管置入,深度一般为10m 左右。再利用直径为130mm 或95mm 的钻头进行钻孔,深度约为约50m 左右,遇见灰岩后,将直径为108mm 或89mm 通天套管置入其中,还需要下套管对其进行试压,压力为2.0MPa,持续30min,试验合格后才能继续施工,避免出现底鼓的问题。下部施工是使用直径为75mm 进行钻进,直至终孔。在施公前需要做好准备,对应钻孔揭露导水通道、水量突然增大的问题。

3 技术要求

在进行探查钻孔部分取心钻进时,钻孔孔径需要超过75mm,每次钻孔完成后,均需要进行注浆封孔,取心的目的在于利用取心及判层全面了解地层情况及含水层的状态。探查和注浆等工作应根据相关规程的要求、施工工艺流程、技术措施等进行。在揭露含水层之前,应提前对其进行预判,做好准确,预防可能出现的各种涌水情况,尽量控制形势,保障井下安全。

4 安全技术措施

4.1 施工准备

矿区的测量人员需要很据设计方位用经纬仪在现场进行标定,并利用用坡度规标定坡度,从而确定钻孔方位。在钻机安装的过程中药注意先利用道木将钻机的底部用道木垫实,再打坑木将钻架的位置固定,保障其可靠性。钻机位置固定后,应全面检查钻机各个构件的安装,关键部位或者容易磨损的部位,需要手工进行转动检查,判断各个部件是否灵活,如果发现有问题,需要立即分析原因,及时解决。在排水路线方面,需要安按照从施工地点到临时水仓,连接采区水仓直至中央水仓的顺序。

4.2 钻机、钻杆运行安装要求

为了使用时拿取方便,钻杆及各项钻具需要整齐摆放;进行安装或者拆卸等活动时,避免动作粗暴,严谨使用铁器敲打钻杆,拆下之后,钻杆也需要按照顺序整齐摆放。操作钻机时,应先把钻机操作手柄调整至空挡,再启动电机,并仔细检查电机、回转、升降等的工作状态,如果出现异常情况,应及时检查,适当调整。

4.3 打钻相关注意事项

打钻施工时,矿方需要将钻进轨迹周围的流水进行疏通,开挖或者清理排水水沟,并做好维护工作,把巷道中的浮煤彻底清理干净,使得其最大排水能力超过100m3/h。流水线路巷道的应做实施加固措施,如果沿途存在丁字口、十字头等各种形状的交岔点,需要重点将其实施连锁加固。如果存在巷道坡度超过5°,且不沿底的地段,用利用编织袋装填好煤进行铺底;矿通风队的任务则是安排专门的人员检查打钻地点的甲烷和二氧化碳。在施工队打钻的地点,应悬挂便携仪,对瓦斯含量进行监测,一旦发现瓦斯抄表,应及时提醒打钻人员停止工作,立即切断电源,迅速将情况汇报至调度室,积极配合处理措施。

5 结论

我国现代社会的发展,各个企业对于能源的需求量激增,煤炭的消耗量极大。煤炭开采事业也是关系到国民经济稳定长远发展的重要产业之一。煤炭开采事业的发展经历了较长的时间,在技术上、工艺上均有较大的提高。煤炭资源在开采的过程中需要进行井下钻孔,其受到水文地质等各种因素的影响,容易出现底板涌水的现象,直接影响到施工的安全性。本文仅从一般的角度分析了对钻孔进行加护和防水的措施,实践中还需要管理人员全面掌握煤矿的各项要素,完善施工技术,提高加固防水施工质量,保障矿井的安全性。

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[3]李国锋,滕勇,王勇.井下防水闸门的有限元分析研究[J].能源技术与管理,2013(1):157-158.

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