摘要：我国煤矿开采大多是在井下，开采的深度较大，涉及到的地质条件较为复杂。煤层处于不同的地质层空间。在生产过程中运用钻探方法主要是为了对地层情况有比较清楚的了解，从而在开采过程中避开危险区域，对于部分问题能够提前做好相应的预防措施。地下水层是存在一定规律的，开采过程中要了解并合理的利用其存在的规律，对于防治水工作进行有目的，有针对性的布置。介绍了钻探设备的特点，分析了煤矿防治水常见钻探工艺，进一步地对其应用做了阐述。只有探索出能够适应更多环境的钻探技术，才能够切实保障煤矿井下防治水工作勘探人员的生命安全。
关键词：钻探；煤矿；煤层；钻进技术
引言
近些年来煤矿事故中水害事故占的比例越来越大，如山西省同煤集团2015年4月19日发生的透水事故，造成了21人死亡。所以采取有效的探测手段探明采掘工作面附近的有害水源迫在眉睫，钻探技术就是其中一种既有效又直观的手段。
1、钻探设备的特点
考虑到工作环境，对于设备要求快速，灵活，有效，机动。具体来说有以下几个方面的要求：首先是灵活性，开采工作在地下进行，受到工作环境的限制，设备体积不能过大，最好能够拆解，在使用的时候进行快速组装，对于设备体积，宽度在2m，高度在3．5m以下为佳。其次是钻机可以进行任何角度的旋转钻孔，能够有效提升工作的效率和质量。最后对于设备自身而言要有良好的性能，具有较高的安全系数，发生故障的概率小，并且在故障发生后，能够就地进行快速的修理，而无需借助外部的力量，为工作节约大量时间。
2、煤矿防治水常见钻探工艺
2.1、高角度上仰孔钻进，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快砸伤人，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。可以在下好孔口管之后，从孔口加接一根套管，从而有效的降低扣孔口高度，有利于上护口及瓦路施工，为了保证施工质量，原则上来讲，上孔口距离地表的距离不能超过2米。
2.2、斜下孔钻进，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分钟之后才可以开展钻进工作，同时要在开展施工的过程中，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。
2.3、当煤层比较松软的时候，在钻孔过程中容易出现塌孔现象，导致无法正常成孔，此时如果继续使用光钻杆进行工作就无法达到工作目标。因此要改用螺旋杆钻进方法，该方法在使用的过程中不会利用到循环水，避免了水对孔壁的冲刷作用，导致煤层在含水量过多的情况下被泡软而出现塌孔。
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2.4、松软层跟管钻进
煤矿存在一定松软层，具体体现在岩石破碎，煤层较软。在此种情况下，钻探工作遇到的问题主要是易塌孔。在钻进工作中一种情况是开孔就会遇到松软层，而另一种情况则是在一定深度之后遇到松软层，无论是哪一种情况，对于钻探及煤矿的开采工作而言，都存在不利影响。对于开孔就遇见松软层，开孔时，钻头的直径达到了一定范围，相应的增加了开孔的难度。常见的情况是先用一定方法将孔钻出，如用岩芯管。然后再下套管，但是存在钻具拉动，钻孔易塌的现象。对于钻进到一定的深度后遇到松软层，在穿过松软层之后，由于钻具自身的震动加之循环水影响，松软层会出现塌落现象，容易造成堵孔，卡钻，无法继续有效的钻进。对于松软层出现的两种情况，采用的方法通常是跟管钻进。具体操作过程是，接触到松软层时，止水管前端要配置口径合适的特制钻头，并且在后端也要配置，一般而言前端钻头为合金钻头，后端为螺丝头。等到第一根套管进入到孔内，将螺丝头解下。并启用第二根套管，钻进到需要的深度时，将套管内的煤岩粉进行清理，清理工作采用的是光钻杆小钻头，完成清理工作的要承压套管进行封注。对于钻进到一定深度之后遇到松软层，通常的作法是对松软层的孔壁进行一定的保护，在操作方面，先下大孔径管，之后是岩芯管跟进，接触到松软层时，用管跟进技术穿过松软层。
3、钻探在防水工作中的应用
3.1、三灰水
在-580m采区3条下山开拓方面，按照边探、边注、边掘防治水技术，对第三层石灰岩含水层进行了穿透，效果较好；通过对其经验进行分析，发现主根据问题存在于水量大、含水层疏放状态为常态，因而掘进工作相对困难，在处理中，根据先帷幕、再注浆，再一次性掘进，在9个适当钻孔的布置之下，工程量约为577.09m，钻进尺总计1252.14m，水量平均减少95.4%，注浆效果较好，因而有效的对第三层石灰岩含水层进行了有效防治。
3.2、水文
由于政策方面的导向采取了压煤，因而服务年限必然缩短，因此，若要实现延长，则应该通过煤层厚薄搭配开采，因此，又对16、17煤，即下组煤进行了开采，由于在顶板十下灰岩水、底板十三灰岩水、奥陶灰岩水方面存在突水隐患，加上承压水，所以，若要满足要求也十分困难，所以，在经过一系列的讨论后，通过提供防治水方案，依据钻探手段，对其水文地质动态观测、岩样采集、放水试验、力学渗透性试验等进行了岩样分析，分析了岩性、厚度、构造等具体的地质情况后，顺利的实现了下组煤的工作面布置及开采工作。
3.3、断层
断层属于一种特殊地质，存在断层的情况下，开采条件就会变得更加复杂。通过钻探并对结果分析，可以了解到断层的具体情况，地层中含水层的情况，工程进行过程中可能会引发的相关问题等，为后期工作开展理清障碍。
结束语
总之，现阶段，我国煤矿面临的钻探问题是，虽然各矿业公司都制定了钻探措施，但是由于钻探作业施工时间长且程序繁琐，导致施工队伍在作业过程当中弄虚作假，无法按设计完成施工，导致了一些不应该发生的水害事故。煤矿开采属于危险系数比较高的行业，事故的发生具有一定的偶然性。对于该行业而言，安全工作与生产效益是并重的。
参考文献：
[1] 李贤忠.钻探在煤矿防治水中的应用与研究[J].山西煤炭管理干部学院学报，2016，29（03）：53-54+59.
[2] 赵庆华.探讨钻探技术在煤矿井下防治水中的应用[J].科技展望，2016，26（13）：77.
论文作者:张鹏
论文发表刊物:《基层建设》2017年第36期
论文发表时间:2018/4/10
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