摘要：因井下环境的特殊性，井下钻探比地面钻探更复杂，施工难度更大，尤其是在软岩层钻进时。怎样通过改良设备，改进施工工艺，来达到提高钻探效率、治水提效的目的，是煤矿井下防治水钻探的研究方向。
关键词：钻探技术；煤矿井下；防治水
一、探放水钻探设备的特点
钻探设备是为生产一线服务的，快速、灵活、有效是对钻机的基本要求，且应具备以下几个优势，即机身轻便，可拆卸，方便运输；占用的空间范围小，且宽度控制在2米以内，高度在3.5以内；钻机可完成任意角度的钻孔工作；钻机结构简单，便有维修和操作。此外，应有较高的安全性，减少自身所引发的安全问题。与此同时，煤矿井下钻探技术需要根据水文条件和地质条件进行判断，具有较强的实践性。
二、具体钻探技术在煤矿井下防治水中的应用
2.1仰角孔钻进
在开展施工的过程中，若是目标与施工位置之间存在着垂直上下的关系，要想实现有效施工的目的，就需要通过高角度上仰孔来开展施工，具体施工过程中，为了保证施工安全，防止施工过程中所掉落的矸石砸伤人，就需要做好顶板支护或者是选择在顶板条件比较好的地方开展施工。为了保证施工质量，原则上来讲，孔口距离地表的距离不能超过2米。
2.2俯角孔钻进
通常情况下，开展施工的过程中，钻孔都是采用顺层钻进的方式，那么在上岩层自重的作用之下，很容易导致塌孔现象的出现，破碎岩层的钻进难度也会大大增加，为了很好的能够取得良好的应用效果，需要对泵压、钻头距离等予以有效的控制，在钻头距离孔底大约15米左右的距离时，就必须给水下钻杆，并要对泵压予以良好的控制，一旦发现有憋泵现象，应该立即提钻进行相应的处理，在钻头下到孔底之后，在转动钻机冲水10分钟之后才可以钻进工作，同时要在钻孔施工的过程中，安排专门的看管水泵吸水管的人员，防止在实际应用过程中出现水龙头吸空、堵塞现象，钻孔不取芯时，必须在班末冲孔20min之后再开展提钻操作，至少要能够提出10根钻杆。钻孔钻进时由于是通过顺层的方式钻进加上地质层中的岩层自重作用，很有可能大幅度降低成孔率，施工过程中派专门人员看管相应设备保障安全，避免钻孔过程中的意外发生。例如水泵损坏等，这样也可以避免残渣被吸附在设备上。
2.3孔口承压止水套管封注
在探放高压水时，通常采用双层套管封注法，步骤如下：①用岩芯管(如Ø146mm)开孔,下入一路套管(如Ø146mm),另预下一路注浆管（如4′），孔口采用聚氨酯等材料封堵，注浆固管；②等待24h之后，启封对套管作承压止水试验，合格后改用合适的岩芯管(如Ø108mm)一直钻到要求深度；③下二路套管(如Ø108mm)的套管,注浆固管。其中必须注意的是：①一路套管要留有排气孔，在封注二路套管的时候，套管外壁和孔壁间要完全封死，而且要上压；②二路套管外的孔口段法兰盘要求配套,通过螺栓将法兰盘与孔口注浆盘连接紧固,其中各连接法兰盘之间要加合适型号的钢垫。③然后上好注浆盘并开始注浆。在注浆开始前，将一路套管的排气孔球阀打开，直到注浆至排气孔往外返浆的时候再关闭排气孔球阀，直至达到设计压力要求，封注结束。
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2.4松软层跟管钻进
松软层指的是软岩、软媒、破碎的岩石等。在钻进时，两种情况会碰到松软层：第一，当钻进到一定深度后，遇到松层；第二，在开孔时碰到松软层。第一种情况易发生卡钻和堵孔等事故，可以采用以下措施解决：先下大一径孔口管，接着采用比钻头大一径的岩芯管进行钻进，钻进到松软土层后拉钻，然后采用跟管钻进技术钻过松软层，此法可以很好地发挥保护松软层孔壁的作用。第二种情况会大大增加开孔难度，因为探放水孔时，必须封注孔口承压止水套管，在常规钻进中，一般先开孔短或通过岩芯管，将孔钻出后撤钻后再下套管。在松软层钻好后，撤钻会使孔内塌陷，不能下管。可以在止水套管前端，用特制的相应口径筒状合金钻头，并在后端上螺丝头，在第一根套管钻进孔内后，卸下螺丝头，上第二根套管安装螺丝头继续钻进，一直到钻进设计深度。
2.5全煤层孔螺旋钻杆钻进技术
全煤层孔螺旋钻杆钻进技术指的是全孔在煤层内钻进的情况下，进行充分钻进。在这种地质条件下煤层相当程度上比较松软，如果采取常规施工工艺来进行钻孔施工必然会造成难度加大的问题，而且由于地质和水文环境复杂，钻头无法施工至设计终孔位置，就有可能出现钻孔塌陷无法继续钻进甚至发生孔内事故。相反采取这种全煤层孔螺旋钻杆钻进技术，就会大幅度提高钻进的成功几率，这样不但加快完成了钻孔，在这种复杂的环境下，还能保证勘探人员的安全。全煤层钻进是一种干钻技术，它主要是利用了钻机所产生的强大动力来巧妙的将能量进行完整传递，这样做的好处在于用一种不会将钻屑留在孔内的形式很方便的完成钻孔，而不会出现任何的故障问题。也在这种运作过程中形成了类似于螺旋机的运行方式。在过去我们主要应用的老式的钻孔技术，这些老式钻孔技术不但会加剧孔本身的垮塌可能性，还有可能对钻机造成损伤，减少钻机的使用寿命。传统的钻孔技术都会产生很大噪音和振动，在钻孔过程中对孔壁造成极其不利的影响，而这种技术减少了这种干扰。
三、结合物探技术，采取“物探先行，钻探验证”的模式
瞬变电磁探测技术是频率域探测的一种形式，即借助探测物的频率范围确定是否有物质的存在，该技术在我国起步较晚，在探测精度上仍有待提高。而矿井具有半空间的特点和全空间的环境，因此可以应用瞬变电磁探测技术，在防治水工作中具有较好的效果。其探测原理主要是利用接地线源或者不接地回线发送一次脉冲磁场向地下，并借助物理场值空间分布的特征和规律进行系统分析，从而探测一定范围内水的分布情况，通过线圈对二次涡流场加以观测。但是该技术的探测准确度也会受到下述因素的影响，包括：地板积水、顶板淋雨等，将减弱信号的强度，信噪比下降；此外，复杂的地质条件会影响到该技术对真实情况的反映。故而，该技术的使用仍需理论与实践相结合，从而对巷道内不同位置的异物进行探测，更好地服务于煤矿井下地质防治水工作。
近年来，煤矿井下各类突发的水淹事故受到了社会的高度关注，且呈现出多发的事态，防治水工作存在技术上的缺陷，亟待解决。煤矿井下防治水所应用的钻探技术不仅要高质量的完成勘测需求，同时要保障工作人员生命安全，避免由于操作失误、判断失误引发的事故。根据不同的矿井条件，做好排查、准备工作，选择适应于本矿井的钻探技术，有利于工程的顺利进行。
参考文献：
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论文作者:郑金月
论文发表刊物:《基层建设》2018年第26期
论文发表时间:2018/10/1
标签：套管论文; 钻孔论文; 井下论文; 技术论文; 松软论文; 钻机论文; 煤矿论文; 《基层建设》2018年第26期论文;