论定向钻探技术在煤矿防治水中应用

林纲虎

【摘 要】从工程实例出发，结合掘进前期中开展探放水施工中存在的诸多问题，结合煤矿掘进施工的具体情况，提出了定向钻探技术原理以及应用措施。从应用效果来看，定向钻探技术能对于煤矿防治水施工具有重要意义，大大提升煤矿防治水施工的总体效率。

【关键词】煤矿防治水，定向钻探，施工原理，施工措施

1 引言

在新时代背景下的煤矿掘进工作面预防水害事故的工程中，探放水施工则是非常重要的有效措施。在具体的实践中，则是通过利用钻探技术来明确水害具体位置，并有效开展疏压降的工作。在巷道掘进的实践环节中，传统的探放水施工存在着诸多方面的不利影响，具体来说，表现为整体工程量偏大、对于巷道总体影响较大、施工效率偏低等。所以，如何发挥好定向钻探技术的优势，优化探放水施工工艺技术，方可以全面实现预期提升煤矿防治水效率的要求。这里结合实际案例的方式，重点探讨了定向钻探技术在煤矿防治水中应用。

2 巷道掘进前期探放水施工工艺及问题思考

2.1 前期探放水施工工艺

第一，借助于ZDY3700B 型钻机开展钻孔施工操作，其中的主要参数为：钻机功率为 50kW、导向钻孔钻头直径为 75mm，而扩孔钻头直径为132mm。

第二，从实际的水文地质条件考虑，并没有必要进行迎头钻孔的布置，结合实际需求，在工作面中合理化实现五个顶板钻孔的优化布置，满足钻孔深度为150m的要求，总体来看，呈现出五个钻孔位置的“扇形”分布特点。

第三，在安装工作面钻机的基础上，方可以开展钻孔施工工作，满足鉆深为11m之后，进行相应的扩孔施工，扩孔深度满足11m，这是进行钻孔内部的设置PVC 孔口管，结合工艺的要求选择聚氨酯来进行封孔。

第四，完成封孔的基础上，能有效开展相应的注水耐压试验工作，满足注水压力的实际要求，并满足相关的耐压时间，在满足试验合格的基础上，方可以开展钻进工作。

2.2 问题分析

一是，整体的钻孔施工具有比较大的工程量，其中，巷道每次超前钻探长度达到了150m，在具体的实践工程中，总共涉及到40个钻孔，这样就意味着将近6000m的总长度，施工周期比较长、劳动强度大。在进行钻孔施工环节，巷道则难以进行掘进，造成相应的巷道效率大大下降。

二是，钻孔大都并没有用处，同时数量过多。在传统的超前钻探工作中，涉及到的钻孔数量过多，且没有太多用处，具体施工环节中存在着一定的盲目性，难以满足相应的探放水效率要求。

3 定向钻探技术应用分析

3.1 定向钻探技术原理

在全面推进定向钻探技术的过程中，钻孔施工则通过千米钻机实现，钻井动力则是利用螺杆马达方式提供。在具体的过程中，能有效结合随钻测量系统的强大功能，实时化测量以及控制相应的钻孔轨迹、弯角、旋转角等参数，能按照预定的方位角开展钻进的工作。这种方式能实现超过400米的钻探深度，准确率超过98%，具有良好的应用效果。

3.2 定向钻探设备

结合本项目中的实际工况情况，在具体的钻探施工环节中采用ZDY45000 型的钻机，并从钻探项目的实际需求出发来配置了二代钻进测量系统、泥浆泵以及控制系统等设备。

3.3 定向钻探施工工艺

第一，在进行掘进位置500米的情况下，选择定向钻探施工方式，在结合相应的三维地震探测数据情况，能显示出覆采空区积水的大约区位。其和施工巷道距离为垂直方向在50米，相应的水平投影偏差角度为 24°。在数据基础上，能有效开展四个定向探水钻孔，其深度为457m的施工。

第二，掘进巷道迎头煤壁中合理化布置相应钻孔，其成为直线分布，每个间距为1.6米。在具体的钻进过程中，结合前350m以6°倾角快速钻进的方案，并保障能有效控制偏差范围在3°以内，在后边范围中应逐步控制减少倾角，在钻入积水区的钻孔倾角则为2°。

第三，从地质数据方面来看，本区域的直接顶为炭质泥岩，厚度为7米，这样的情况下，钻孔要求终孔位置满足于坚硬稳定岩层中即可。在进行变径的方式来进行扩孔，具体可以选择为133mm 和 153mm的扩孔段直径，在完成施工之后，能实现钻孔内安装直径为 127mm 孔口管，并按照规范要求来予以封孔。

第四，在完成封孔的基础上，全面保障注水耐压实验的有效性，在符合注水压力的要求下，按照规范要求进行止水阀、泄压阀等安装，并有效开展导向钻孔施工工作。在具体环节中，可以通过强大的随钻测量系统来实时化记录钻孔轨迹，并能进行具体分析，旨在全面有效进行偏差的有效控制。

3.4 实际应用效果分析

第一，能全面保障实现巷道快速掘进的工作，在传统的模式下，施工项目特别容易受到探放水施工工艺等多方面的影响，总体来看的平均掘进速度为 5.6m/d。相比而言，借助于定向钻探技术的优势，能有效起到良好的快速掘进的要求，基本不影响巷道掘进，这种情况下的巷道掘进速度能实现9.8m/d，能满足巷道的安全性要求。

第二，能有效保障钻孔施工周期及工程量的全面脱酸。借助于定向钻探技术的优势，相比而言，能大大缩短施工工程量，比传统模式缩短了4325米，也节省了施工周期12天，总体的施工强度大大降低，并且具有很高的施工效率。

第三，具有比较高的探放水效率。在选择定向钻探技术的基础上，涉及到的定向钻孔为湿孔，相应的防水压力为1.25MPa，放水量基本上预计积水量大体相等。在进行巷道后期的过程中，会存在着顶板的局部淋水情况，总体上并没有影响到巷道掘进施工的情况，能对于覆采空区水患问题基本上予以消除。

4 结束语

综上所述，结合工程实例，探讨了运输顺槽掘进前期中开展探放水施工中存在的诸多问题，在此基础上，从实际工况条件出发，论述了采用定向钻探技术方案的具体措施。从应用的实际效果表明，借助于定向钻探技术的优势，能全面保障实现预期的施工要求，有效促进探放水施工效率，值得在今后进一步进行推广应用。

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