全方位钻孔测斜仪在矿井防治水中的应用分析

摘 要 现阶段钻井工程中广泛使用钻孔测斜仪，以准确获取岩土体内部位移方向以及各深度位移量。本文基于分析钻探工程在矿井防治水工程中的重要性，结合实际工程案例，分析全方位钻孔测斜仪的应用流程与要点，总结偏斜规律。

关键词 全方位钻孔测斜仪;矿井防治水;偏斜规律

引言

科学技术不断发展，井下钻孔测斜技术日趋成熟。井下钻探作为矿井防治水工程中使用的重要技术手段，实际操作中易受到多种因素影响，导致钻机发生偏移，无法完全按照设计轨迹钻进，影响数据分析和预测，甚至埋下安全隐患。

1工程概况

河南永华能源有限公司嵩山煤矿位于偃龙煤田嵩山井田东段，水文地质类型为中等，煤层底板太原组以及奥陶系灰岩具有强富水性。随着矿井开采深度的延伸，工作面在煤层标高-240m以下回采时，煤层底板突水系数超过0.06m，矿井需要实施底板注浆改造、疏水降压等综合水害防治措施，应当有针对性地在回采前进行煤层底板注浆加固。通过对各采区水文地质条件研究结合疏水降压试验，总结水文地质规律，采取安全、经济、合理的底板承压水综合防治措施。为保障上述措施有效实施且预防突水灾害发生，需要进一步查清地质异常体的导水性以及富水性，如清断层、陷落柱等。钻探工程通常用于主采煤顶底板改造工程、老空水探放工程等，在矿井防治水施工中用于准确勘查地质构造。

2全方位钻孔测斜仪在矿井防治水中的应用特点

矿井用全方位钻孔测斜仪是测量钻孔方位及轨迹的一种专用测量仪器，可以为地质勘探孔、探放水孔等钻孔的有效钻进和后续施工提供相应技术支持。传统利用钻孔直接揭露地质资料，以此指导矿井防水生产往往存在一定安全隐患，钻探工程施工采用近水平钻进，钻进过程中受到的生产压力、岩石力学性质差异、产状变化、钻具自重等因素，很可能导致钻孔偏离预设轨迹方向，无法得出准确的地质资料。

3全方位钻孔测斜仪在矿井防治水中的应用流程与要点

在该工程案例中，需要运用全方位钻孔测斜仪解决注浆孔钻进轨迹检测的技术性难题，保证钻机可以按照预先设计的轨迹持续钻进，准确完成目标层位的注浆改造工作。

（1）工作原理。全方位钻孔测斜仪是由“全方位钻孔测斜仪同步机”以及“全方位钻孔测斜仪探管”配套组合而成的一套设备，可以利用测斜仪对井下各类钻孔测斜从而获取相关数据资料[1]。同时结合孔内揭露的地质资料，通过综合分析，能够对孔深点在孔内的位置和岩性有更为全面且准确的掌握。实际钻探工程中，同步机与探管相连接，同步后分离并分别作业。同步机负责记录采样点号，探管中安装了倾角传感器和方位传感器，可以准确测量钻杆空间姿态参数，自动转换为数字信息并储存。钻孔测量完成后，再次连接探管与同步机，上传钻孔测量数据至同步机，由同步机将数据传输至电脑终端，通过软件分析处理数据，生成数据报表和钻孔轨迹图。注意全方位测斜仪的探管的在测量过程中，应始终保持稳定，不可在测量期间转动连接探头的钻杆，一定程度上利于保障测量数据的准确性，避免出现较大偏差。

（2）钻孔設计与钻孔施工。考虑到该井田采区工作面含水层分布以及地质条件，参考以往工作面改造数据，为保证达到国家规定安全回采标准，以该矿区安全突水系数经验值为参考，拟定设计标准，针对该工作面底板改造钻孔进行设计，内容包括倾角、方位、设计孔深等。要求在钻孔施工前，利用全站仪做好放线工作并确保精准，以标定的方位与倾角为依据准备施工。施工过程中，根据钻进到达的目的层位，确定应停钻的位置，确定无误后开始注浆改造。值得注意的是，钻孔设计与钻孔施工完成后，需要严格依据技术管理规定要求，选择超过10%数量的钻孔开展测斜工作。

（3）钻孔偏斜规律。选取三组钻孔测斜数据，对其进行采集和处理，将钻孔设计与实际测斜参数比对，比对内容包括方位角、倾角以及孔深，以此得出实际终孔位置与设计终孔位置的比对结果，包括设计坐标、实测坐标、平面布置、设计层厚、实测层厚，利用计算机软件汇总各项参数，绘制钻孔设计与实际平面对比图、钻孔设计与实际剖面对比图。根据绘制的对比数据和对比图可以得出，不考虑测斜误差因素的条件下，几乎每个钻孔实测隔水层厚度均大于设计的隔水层厚度，存在以下普遍性问题和规律：①地面测量仪测斜结果与导线测量结果相比较，偏差小于2°，测量成果可用。基于测量前测斜仪有一段稳定时间为前提，才能够保证准确读数;②方位角变化有明显规律，分析数据，几乎偏向于等高线数值较低的方向。倾角有较大变化;③基于钻孔的随机性且测斜数据覆盖面有限，钻孔倾斜无法得出普遍规律，难以准确分析出影响钻孔偏斜的因素及其所占权重，但为类似工程提供有效参考。运用全方位钻孔测斜仪，基本解决该工程中井田钻孔偏斜的技术问题，优化了传统矿井防治水施工程序。

4结束语

全方位钻孔测斜仪在矿井防治水中的应用可以通过施测对比钻孔实际轨迹，有利于直观了解钻探结果与设计存在的偏差，并通过钻孔偏斜规律提高后续矿井防治水工程效率和质量。

参考文献

[1] 唐文佳，吕雨生，何旭东，等.钻孔测斜仪在探测滑坡滑面中的应用[J].资源信息与工程，2019，34（4）：140-142.

作者简介

段鑫（1989-），男，河南永城人;学历：大专，职称：助理工程师，现就职单位：河南永华能源有限公司嵩山煤矿，研究方向：煤矿防治水。