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摘要:钻孔作为煤矿开采技术的重要手段,在煤矿防治水工作中得到了广泛的应用。不同的地理环境决定了钻井技术的不同应用。为了适应复杂的地质环境和水文环境,我国已开发出多种钻探技术。钻孔技术在水害防治中的应用包括底板注浆改造钻孔、大口径排水井钻探、地下水勘探与排水钻孔、注浆堵槽钻孔、大角度向上钻孔、煤层孔螺旋钻杆钻进等。定向钻进技术是煤矿堵水的重要组成部分。在施工过程中,井眼轨迹控制精度高,容易发生事故。目前,定向钻进技术在煤矿堵水中的成功案例越来越多。只有探索能够适应更多环境的钻井技术,才能保证煤矿防水、控水效果,提高勘探人员的生命安全和作业任务的完成。
关键词:煤矿井下;钻探技术;防水治水;应用
钻探技术在应用中是根据实际情况以及地理环境来决定的,当前我国的钻探技术已经具有先进性,能够在复杂多变的地质水文环境下开展工作,但是这个过程中还是要注意怎样应用才能够具备合理性的问题。只有不断的钻研和探索,积极的学习先进的理念和工艺,才能够找出最为合适的钻探技术,确保在煤矿井下防止水的水透防治工作中能够取得成效,提升工作完成的质量,提高勘探工作人员的安全性。
一、煤矿防治水的技术手段
1.1化探技术
化探技术主要就是应用科学的化学仪器,全面的分析地下水,之后通过和相关的标准煤矿水质要求相结合,最后进行水样标本测定。在一般的情况下,开展矿井挖掘工作的时候,出现透水问题,就会应用这种技术,这项技术可以将透水的物质结构以及透水的来源迅速的检查出来,之后和勘测结果相结合,合理的对这些情况应对,做出科学合理的解决措施。
1.2物探技术
在开展煤矿地下水探测的时候,首先就需要对物探技术应用,这项技术有两种不同的手段,分别是电类法和地震法。在对煤炭开采工作附近的积水开展探测工作的时候,需要应用电类法,瞬面电磁法以及直电流法就是其具体的操作。地震法主要就是对煤矿开采附近的地质环境开展探测,一般情况下,会对瑞利波和坑透以及地质勘测仪等设备应用。物探技术在使用的时候,操作比较简单,而且成本相对比较低,具有很广的勘测范围,在勘测的时候速度也比较快。但是这项技术的物探结果比较多解化,所以只能在开展水害勘探工作的时候才能对其应用。
1.3钻探技术
在对煤矿水害问题处理的时候,最常用的技术就是钻探技术,这也是开展煤矿防治水工作的最后一项工作。主要就是对探放水钻机应用,将开采区域的钻孔检测工作完成,这项工作可以分成专项探测以及常规性检测。常规性探测主要就是在不了解开采煤炭区域的地质条件的时候,为了保证开采工作顺利进行,就需要应用常规性探测,将表面检查工作开展。专项检测主要就是对开采区域的地质条件情况探测,一般会钻探煤矿的采空区和集水区以及矿井开展钻探工作,偶尔也会钻探物探区域一些发生异常情况的地方,对异常情况深入的了解。
二、煤矿水害的类型
2.1顶板水害
当采矿活动及其影响的范围一旦碰及到岩层(尤其是有充水的岩层时),那么就会造成严重的水害问题。按照矿体和岩层之间的具体情况可以将其分成为以下两个部分:即顶板充水型、和顶板间接充水型水害。如果在进行开采的过程当中不小心与充水层发生意外接触或者碰撞,那么就容易造成井下发生严重的水害。按照矿体和充水岩层的两者间的关系以及作用,可以将其分成直接和间接两种水害。因此想要确保矿藏开采过程当中的安全与稳定性,就必须要确认含水层中的联通性以及富水性的具体状况,这样才能够保障开采过程的顺利进行。
2.2底板水害
在进行矿藏开发的过程当中,容易引起井下矿体的岩层被破坏而造成水害的问题。按照矿体和充水岩层之间的实际情况,来对矿藏底板处的水害问题进行判断,以确认其是直接性质的,还是间接型的水害。由此可以得出矿藏底部所造成水害的原因,和含水层之间是否存在联通关系具有极大的影响。
如果在进行矿藏开发的时候发现富水层有明显的联通性,那么所造成的水害也会随之而增大。
2.3老空积水型水害
由于过去人们对矿山开采的过程当中,会形成较大的“采空区”。而正是因为这个采空区的存在造成严重的地下积水。若是在进行矿藏开采的过程当中忽略或者靠近该“采空区”,那么就会有很大的几率渗入、或者涌进大量的地下水而造成严重的矿难。按照国内权威机构的不完全统计出的结果显示,矿藏开采过程当中所造成的水害就是以“采空区”问题为主,无论是在破坏性或者制灾性方面“采空区”都是最强的。
2.4断层及陷落柱水害
如果在煤层的施工过程当中,发现顶风板出现断裂或者碎裂等问题,就必须要在最短的时间内做好相应的支护工作。如果由于冒落高度与导水裂缝与含水层相通的时候,那么就会造成严重的渗透问题并引起水害。因为石灰岩溶洞出现问题或者内部被破坏,导致支撑岩石发生破裂、断碎等问题,那么就会形成垂直通道。在巷道内部若出现这种情况时应当要做好相应的防护措施,这样才能够避免大量地下水灌入矿井内造成安全问题。
三、在煤矿防治水中钻探技术的具体应用
3.1孔口承压止水套管封注
在对高压水进行探放过程中,往往会选择双层套管封注法,其具体操作流程如下:(1)用108开孔短开孔;(2)24h后,戴好中108护口,并借助89岩芯管钻至设计深度;(3)下中89套管,该过程需要注意以下几个方面:①108护口需要按照要求留有排气孔,并且在89套管封注的时候,要确保套管孔壁和外壁间完全封死,并按照要求上压;②在人工封注108孔口管时,需要用砰石块堵严,而且要求在下管前,将水泥拌成面团状,2m孔口管一般需要用1袋半水泥。随后往孔内投浆,管壁抹上水泥,一切准备工作完成后,开始下管,下管的过程中需手扶套管,并要求管壁水泥分布均匀,配钻机压入孔底;③斜孔89套管封注过程中,要将平轮固定在孔口上方,然后下入第一根套管,并将套管末端借助卡缆固定在孔口处,随后就可以连接第二根套管,用麻绳穿过平轮和提引器,将简易螺丝头与提引器连好,以保证第二根套管可以顺利的下入孔内。
3.2斜下孔钻进
在煤矿防治水工作中,在上岩层自重作用下一般会选择顺层钻进方式进行钻孔,但是其增加了塌孔的发生率,无形之中增加了破碎岩层钻进的难度。为了提高煤矿防治水效果,需要对泵压、钻头距离等进行有效的控制,当钻头与孔底相距15m左右时,需要选择水下钻杆,并对泵压进行控制,如果出现憋泵问题时,可以通过提钻的方式给予有效处理。当钻头下到孔底时,要求钻机在转动的情况下冲水10min左右,以确保钻进工作的顺利进行,并达到预期的防治水效果。
3.3高角度上仰孔钻进
在应用高角度上仰孔钻进过程中,要注意以下几个方面的内容:(1)按照要求做好顶板支护工作,或者选择在顶板条件较好的位置进行钻进;(2)钻进时不允许随意张望孔内;(3)操作人员在加完杆后,要马上离开孔口下方,同时为了确保防治水施工的顺利进行,要做好以下几个方面的措施:①在孔口管下好后,需要从孔口加接一根套管,这样可以有效降低孔口高度。以确保后续钻进工作的顺利进行;②在钻机导正器前,可以适当地接加长导正器,这样可以有效缩短击发距离,进而提高开孔时的准确度;③按照要求提前搭好牢固的脚手架。
结语:
目前煤炭行业面临的问题是,虽然在开采过程中制定了相关规定,但由于钻井时间过长、工艺复杂,施工队在作业过程中无法保证作业质量,更何况不能按照有关规定操作,容易发生安全事故,这在很大程度上限制了我国煤炭行业的发展。
参考文献:
[1]马晓涛,王嗣酮.定向钻进技术在煤矿地质防治水工作中的应用[J].智能城市,2020,6(19):80-81.
[2]苏强强.钻探技术在煤矿防治水工作中的应用研究[J].西部探矿工程,2020,32(09):181-182.