煤矿井下精确定向探放水技术研究

时间:2022-10-29 11:45:04 来源:网友投稿

摘 要:煤矿资源是当前最为重要的资源之一,在诸多领域当中,都发挥着重要的作用。在过去的煤矿开采当中,井下探放水工作存在着一定的问题和不足,对于煤矿开采效率十分的不利。基于此,文章主要对煤矿井下精确定向探放水技术进行了研究,对钻孔开口、孔口装置安装、钻具钻进、终孔放水等技术进行了分析,从而形成了良好的煤矿井下精确定向探放水技术,对于长定向钻孔轨迹,能够对命中探索区域进行精确的控制,通过一孔多分支孔,能够对探测区域进行增加,从而在采空区能够有效的排放富水层水和积水。

关键词:煤矿井下;精确定向;探放水技术

在煤矿井下开采的过程中,水害是一种十分严重灾害,如果没能进行有效的处理和防治,将会造成巨大的损失。煤矿水害当中,富水层出水、采空区积水等,都将会造成较大的危害。而如果采用传统的定向钻探放水技术,通过对组合钻具钻进方法的应用,只能够在一定的范围之内,利用该钻进方法对钻孔倾角进行控制,而对于方位角却无法准确进行控制,因而不能做到精确的定向,难以取得良好的效果。同时由于受到钻机能力的影响,无法达到较大的深度,并且容易出现废孔。

一、煤矿井下精确定向钻探放水方法

(一)顶板富水层。在顶板富水层定向探放水施工当中,对煤层顶板含水层的含水情况进行探测。在钻孔的精确轨迹控制之下,能够按照预定方位,在目标层位进行延伸。相比于过去的钻孔技术,通过随钻测量系统,定向钻富水层探测向目标层孔段进行准确进入,并且能够对钻孔施工等工作量进行减少,确保在含水层当中,钻孔能够进行最大有效孔段的穿行。在实际施工当中,应当对钻孔的涌水量、涌水点等进行记录和观测。如果在钻进当中发生了涌水量增加的情况,应当将钻进速度进行降低。在富水层定向钻探放水孔的施工过程当中,无需进行透孔的操作,结合具体的施工情况、钻孔设计等,对终孔点进行确定。

(二)采空区积水。在采空区定向探放水施工当中,通过对螺杆马达实时定向功能的运用,能够平缓的在稳定岩层中进行穿行。通过对精确控制优势的发挥,能够准确的命中靶点。对采空区积水,能够由高到低对水位进行降低,对分支点,通过分支孔技术进行预留,从而进一步确保钻孔探放水成功率。相比于过去的钻孔技术,该技术能够对重复开孔、水压水量过大、钻孔跑偏、脱靶、钻孔施工距离短等问题,都能够进行有效的解决。在实际施工当中,对于钻进速度,应进行妥善的控制,并对钻进速度、返水量等进行记录和观测。将逆止阀钻杆连接在通缆钻杆、钻头之间,在到达终孔十米的位置时,应当每隔一米进行停钻,对孔内返水状态进行观察,确保钻孔施工的顺利进行。

二、煤矿井下精确定向钻探放水施工

(一)开孔。在开孔操作中,结合设计的倾角、方位角等,在煤(岩)层中利用钻头进行回转钻进,然后利用扩孔钻头对其进行扩孔。

(二)下孔口管。下放相应壁厚、管径规格的孔口管,保持一定外露的长度,并在孔口相应位置对压力表进行安装,进而安装孔口装置,对压力变化进行观察。对孔口三通、防喷装置、控水阀门等进行安装,将膨胀水泥浆液利用注浆泵注入,进行48小时的侯凝。在侯凝结束之后,为了对封孔质量进行确保,根据技术标准进行套管拉拔试验,利用相应钻头进行扫孔,然后结合耐压试验得出的结果,对耐压值进行设定。在30分钟的耐压试验之后,一旦有漏水现象发生,就需要重新进行开封孔。

(三)精确钻进。在煤矿井下精确定向探放水施工当中,采用了专用封孔器、单弯螺杆马达、扩孔钻头、PDC钻头、上下无磁钻杆、通缆钻杆、随钻测量系统、泥浆泵、定向钻机等设备。通常情况下,间隔6米进行测量,并对钻孔轨迹进行调整,让钻孔能够沿着设计轨迹进行延伸。在定向钻进的过程中,确保目标区域能够被钻孔轨迹完全覆盖,能够对地层含水信息进行探测。如果在施工当中发生了大量涌水等问题,应当立刻暂停施工,并采取有效的措施进行处理。在钻进过程中,对于孔口的返水情况,必须加以重视,如果超出了规定的水量,应当立即停钻,对地层出水量进行记录。如果出水量过大,影响到了施工安全,必须采取有效的排放水措施,或是进行注浆堵水,从而确保施工能够安全的进行。

(四)终孔。对于终孔措施、终孔位置等,应按照设计孔深、钻孔出水情况等进行确定。按照探测资料对排水措施、水量预测等进行确定,在透孔之后,应对出水量进行观察,等到出水量平稳之后,才能将钻具进行缓慢的拔出。在透孔之后,利用矿井的排水能力、以及控水阀门等,对放水进行控制,要确保最大放水量在矿井正常排水能力80%以内。

三、煤矿井下精确定向钻探放水技术优势

传统探放水技术钻探往往施工多个钻孔才会有个别钻孔命中靶点,存在盲目性和不可控性。精确定向钻探放水技术的运用相比传统的探放水施工能做到探放水效率高,废孔率低,钻探工程量减少,节约探放水成本,能准确疏放含水层水和老空水,更能有效保障煤炭资源的安全开采。

四、结语

煤矿资源作为当前社会中一种十分重要的资源,对于社会经济发展和国家发展建设都有着重要的意义。而在煤矿资源的井下开采过程中,经常会发生涌水、出水等问题,严重时可能会对施工安全造成影响。因此,在实际施工当中,应当对煤矿井下精确定向探放水技术进行有效的应用,确保煤矿开采的安全。

参考文献

[1] 石智军,董书宁,姚宁平,李泉新,田东庄,姚克.煤矿井下近水平随钻测量定向钻进技术与装备[J].煤炭科学技术,2013 (03):1-6.

[2] 曹主军,周建军,宋红娟.井下定向钻进技术在矿井老窑水治理中的应用[J].煤炭科学技术,2014(10):106-108+112.

[3] 曹主军.随钻测量定向钻进技术在矿井顶板水患治理中的应用研究[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2015(02):23-27.

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