陕煤集团神木张家峁矿业有限公司 陕西神木 719399
摘要：井下定向钻进技术具有高效、精准度高等特点，因此在煤矿地质防水工作中得到了充分应用。在此之上，本文简要分析了定向钻井技术的优势，并通过煤矿积水探查、底板承压水探测、顶板水探测、陷落柱勘探等实际应用，以此对煤矿井内水害进行防护，完善煤矿地质勘查工作，帮助工作人员及时掌控矿井地质及水文地质情况，确保煤矿井下的安全。
关键词：定向钻进技术；煤矿地质；防治水；水害
前言：煤矿区往往分布范围较广且存在的危险较多，而矿井地质环境又具有多样性，这也导致工作人员在采掘作业中面临很多水害的威胁。随着近些年矿井作业开采的深度日益增加，其地质水害问题也愈加严重，所以，这就需要相关部门积极采取有效的防水措施，在煤矿井内应用定向钻进技术，实现水害威胁的排查，提升煤矿井生产的稳定操作与安全。
一、定向钻进技术的优势
定向钻进技术近年来已得到了迅速发展，在煤矿勘探、矿井开采、煤层气开发上都得到了广泛应用。定向钻进技术实际上是利用钻孔的自然弯曲规律和人工制造的工具按照钻孔设计要求钻进，以此达到预期目标的一种钻探技术。它可以通过定向钻机进行长距离钻进工作，从而对开采区域前方或者周边区域潜藏的水体加以探测，利用布设钻孔的方式注浆封堵，实现对地质水害防治目的。照比常规钻探技术相比，它主要具有以下优势：（1）钻孔成孔精准性较高，偏率较小，常规钻探技术的操作轨迹常与设计轨迹误差较大，容易发生串孔现象，而定向钻进技术可以利用螺旋杆马达实时定位，对钻孔轨迹加以调整；（2）探水钻孔的探查距离较长，常规钻探技术的可行距离较短，一般局限于200m到300m之间，而为了确保开采作业的安全，常需要多轮循环施工进行放水钻孔勘探，造成周期较长，而定向钻进技术一次钻探距离可超过1000m，提升矿井开采效率；（3）钻孔轨迹可人工设计，勘察效率较高，它可以在采掘巷道前方形成圈闭，以此实现矿井水害的有效排除[1]。
二、定向钻进技术在煤矿地质防水工作中的实际应用
（一）煤矿积水探查
老空积水及采空积水是目前煤矿主要水害，因此需要相关人员高度重视定向钻进技术的探放工作，切实加强煤矿井内水害的防治。以陕煤集团神木张家峁煤矿为例，在该煤矿周边存在许多小型煤窑，而且在两侧皆有煤矿越界开采现象，导致日常回采工作无法正常进行。而利用定向钻进技术进行圈闭探查，可以大幅度提升采掘效率。首先，需要工作人员在相邻煤矿越界采空区布设一个定向探水孔；其次，当大巷临近煤矿越界采空区时，分别在运输巷与回风巷两侧布设1个定向钻孔，形成圈闭，以便实现水害防治；再者，通过探放勘测排除大巷采掘阶段遭遇老空积水问题的可能性，并将大巷转移至第二轮探水点位置；最后利用定向钻进技术提升巷道采掘安全，降低探水工程量，节省资金投入。
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（二）煤矿底板承压水探测
以查庄煤矿8600采区为例，它是属于-350m水平的下山采区，采取三面都被断层紧紧包围着，造成本采区下组煤系地层和对盘的奥灰含水层对口相连，该采区在上覆7层每层都实现了安全开采。而8层每层开采深度较深，导致受矿压水压的影响较大，突水系数明显变大，出水率也在增加，为了解决底板承压水带来的威胁，工作人员采取了钻探放水等方法对工作面水文地质情况进行了勘探，完善了疏水系统。首先，为了清楚的掌握该区域内灰、奥灰含水层的富水性，在浅部施工处分别布设了106个对应钻孔，经过详细分析得出五灰含水层富水性并不均匀，而奥灰顶部10m处富水性较差，对此在8601采区的-350m水平之下的第一个底板进行注浆改造，注浆水压达到9。0MPa，而钻孔水压在3.4到4.1之间，在8601采区下方施以11个五灰钻孔、上方则施以12个五灰钻孔，借此对8600工作面的下部钻孔疏放水量产生影响，以底板承压水探测结果验证钻探技术水平。
（三）煤矿顶板水探测
以神东公司哈拉沟煤矿22207回采面为例，埋深在70m到130m之间，属于浅埋煤层，由于地表本身存在水系所以回采区域内有突水溃沙的可能性。作业面虽已进行过疏放水措施，但作业面宽度过大利用常规钻探技术无法对作业面中部以下进行施工，所以利用定向钻进技术在回采面运输巷的联络巷处布设3个探查钻孔，完成对作业面中部以下沟段加以排查和疏放作业。根据相关资料的定向钻孔探查结果可知：作业面中部以下沟段基岩厚度在23m到42m之间，借助3个定向钻孔持续进行长达130天的疏放作业，疏放水量共为3000m3左右，可有效保证回采面的安全作业[2]。
（四）陷落柱勘探
对煤矿内的陷落柱加以勘探也是防治地质水害的重要措施，需要选择陷落柱多发区域作为勘探点；合理设计煤层水平面的靶点，利用定向钻进技术精确的命中靶点，并对煤层施工时的钻进状态进行观察，一旦出现钻速变慢、卡钻等不良现象就是源于触碰到陷落柱，此时需利用随钻系统绘制详细的地质结构表，为后期煤矿开采作业提供重要的参考依据。根据勘探所得数据可以在煤层采掘面的工程图上标出钻进轨迹，结合陷落柱位置，将其应用于煤矿开采中。
结论：综上所述，在煤矿地质防水工作中科学合理的应用定向钻进技术的确可以有效控制水害的发生，避免对人们的生命财产带来损害。矿井水害对于煤矿生产带来了重大影响，所以需管理者加强煤矿井内操作管理，根据实际情况，采取有效的措施对煤矿内水害进行防治，为我国煤矿生产业提供重要的保障。
参考文献：
[1]方俊,刘飞,李泉新,褚志伟.煤矿井下碎软煤层空气复合定向钻进技术与装备[J].煤炭科学技术,2019,47(02):224-229.
[2]郭艳飞,魏国营,李学臣,张清田.赵固二矿千米定向煤钻孔区域瓦斯治理关键技术研究[J].河南理工大学学报(自然科学版),2019,38(02):14-19.
论文作者:贺晓忠
论文发表刊物:《防护工程》2019年9期
论文发表时间:2019/8/7
标签：煤矿论文; 水害论文; 钻孔论文; 作业论文; 技术论文; 地质论文; 采区论文; 《防护工程》2019年9期论文;