復(fù)雜地質(zhì)條件下施工長距離放水鉆孔的實踐

陳 霆，張曉晴，張永剛

（微山崔莊煤礦有限責(zé)任公司，山東 濟(jì)寧 277606）

1 設(shè)計方案及技術(shù)保障

1.1 設(shè)計方案

為使一水平運輸大巷皮帶機(jī)尾沉淀池污水能自行流出，減少抽、排水次數(shù)及人員設(shè)備的浪費。

在一水平運輸大巷（軌運皮帶機(jī)尾聯(lián)絡(luò)巷）導(dǎo)K點前5m處設(shè)計兩放水孔，將積水直接排至四采區(qū)軌道下山臨時水倉。具體設(shè)計和布置情況如圖1所示。

圖1 一水平運輸大巷至四采區(qū)軌道下山放水孔設(shè)計平剖面圖

1）鉆孔個數(shù)及鉆孔位置。本次設(shè)計鉆孔共2個，位置導(dǎo)K點前5m。

2）鉆孔幾何要素。1#鉆孔：平距126.20m、斜距126.22m、方位 303°、傾角-1°；2#鉆孔：平距126.93m、斜距126.95m、方位302°、傾角-1°

3）鉆探設(shè)備。鉆機(jī)：ZDY1900S型；動力：37kW防爆電機(jī)一臺；鉆桿：φ63.5mm、130m

4）排水系統(tǒng)。一水平運輸大巷迎頭→一水平軌運皮帶機(jī)尾聯(lián)絡(luò)巷→一水平軌道大巷→中央水倉

5）鉆孔施工工藝設(shè)計。開孔用φ75mm鉆頭鉆進(jìn)至設(shè)計位置。然后依次用φ94mm和φ133mm鉆頭擴(kuò)孔至設(shè)計位置。

6）安全技術(shù)要求。打鉆地點必須安設(shè)專用電話和照明，清理加固巷道，安裝好水泵和排水管路。探放水工要貫徹好規(guī)程，鉆探時要有專職瓦檢員在場檢查瓦斯。施工時嚴(yán)格按照《煤礦安全規(guī)程》和《煤礦安全操作規(guī)程》和《一水平運輸大巷至四采區(qū)軌道下山排水孔設(shè)計》的要求施工，嚴(yán)禁違章作業(yè)。

1.2 技術(shù)保障

為減小一水平運輸大巷至四采區(qū)軌道下山導(dǎo)線的引點誤差，防止因?qū)Ь€的引點誤差而造成的鉆孔終孔位置較設(shè)計出現(xiàn)較大偏移，對一水平運輸大巷與四采區(qū)軌道下山的相關(guān)導(dǎo)線點進(jìn)行聯(lián)測；現(xiàn)場施工時地測科要選派測量骨干對開孔的方位、傾角進(jìn)行準(zhǔn)確標(biāo)定并跟班，在施工時及時檢校鉆桿的方位、傾角，確保鉆孔開孔位置與方位及鉆孔終孔位置和設(shè)計一致。掘三工區(qū)對一水平運輸大巷機(jī)尾沉淀池底進(jìn)行混凝土澆筑，施工時嚴(yán)格按照地測科所定腰線施工，確保一水平運輸大巷機(jī)尾沉淀池底澆筑混凝土的平整度，最大限度的減小施工現(xiàn)場對鉆機(jī)穩(wěn)定性的影響。

2 未透鉆孔的技術(shù)數(shù)據(jù)

根據(jù)設(shè)計要求及礦總工辦的指示，地測人員現(xiàn)場跟班，鉆探人員嚴(yán)格按照設(shè)計進(jìn)行鉆探施工，但是施工的3個鉆孔（均為設(shè)計中的2#孔）均未與四采區(qū)軌道下山貫通，其技術(shù)數(shù)據(jù)如下：

1#孔：傾角-1°，方位302°。4m黑矸+15m白砂巖+4.5m巖+3.5m煤+105m泥巖（黑矸），孔深132m。

2#孔：傾角+0°15′，方位301°50′。6m黑矸+14m白砂巖+2m煤+5m黑矸+4m白砂巖+54m泥巖（黑矸）+5m硬巖+12m白砂巖+23m灰砂巖+25m煤+4m巖，孔深154m。

3#孔：傾角-2°,方位305°。29m巖+2.5m煤+122m巖+23m煤（鉆機(jī)壓力大，打不動）,孔深176.5m。

3 鉆孔未透原因的查找與分析

影響鉆孔施工精度的因素不外乎開孔標(biāo)定技術(shù)數(shù)據(jù)誤差大、施工人員的人為因素、鉆機(jī)自身因素、地質(zhì)條件因素四個方面，我們按照以上述四個方面逐一進(jìn)行查找與分析。

3.1 標(biāo)定數(shù)據(jù)誤差因素

對原聯(lián)測的相關(guān)導(dǎo)線點再次進(jìn)行實測，避免引設(shè)導(dǎo)線誤差引起的標(biāo)定誤差，如圖2所示。

測得 α3-K1=302°00′09″，原 α3-K1=302°00′09″，誤差 =00°00′09″，△H1=4.236m,原△H1=4.229m,符合《煤礦測量規(guī)程》的技術(shù)要求；α3-K2=301°50′11″，原 α3-K2=302°00′09″，誤差 =00°00′11″，△H2=4.139m,原△H2=4.143m,符合《煤礦測量規(guī)程》的技術(shù)要求；α3-K3=305°00′00″，原 α3-K3=304°59′53″，誤差 =00°00′07″，△H3=4.206m,原△H2=4.211m,符合《煤礦測量規(guī)程》的技術(shù)要求。并對工程標(biāo)定解算臺賬進(jìn)行反復(fù)檢校，未發(fā)現(xiàn)錯誤。可排除標(biāo)定數(shù)據(jù)誤差影響因素。

圖2 一水平運輸大巷至四采區(qū)軌道下山放水孔導(dǎo)線引設(shè)平面圖

3.2 施工人員的人為因素

在實際施工過程中，選調(diào)施工經(jīng)驗豐富、責(zé)任心強(qiáng)的人員進(jìn)行施工，崗前認(rèn)真組織學(xué)習(xí)《一水平運輸大巷至四采區(qū)軌道下山排水孔設(shè)計》及相關(guān)技術(shù)要求，施工中每鉆進(jìn)10m檢校一次鉆桿的鉆進(jìn)方位與傾角，認(rèn)定施工人員的人為因素影響較小，可排除。

3.3 鉆機(jī)自身因素

在施工前，對使用鉆機(jī)的各項性能指標(biāo)進(jìn)行了全面檢查，均能達(dá)到該工程要求，而且鉆場外部環(huán)境對其性能不構(gòu)成影響，根據(jù)以往施工鉆孔技術(shù)數(shù)據(jù) --ZDY1900S型全液壓鉆機(jī)配合 φ63.5mm、φ75mm鉆頭，同一巖層中百米鉆進(jìn)下沉量為0.8m左右，本《設(shè)計》最遠(yuǎn)距離為126.93m，共計下沉1.1m，在設(shè)計時已考慮，留出了足夠的多余量，應(yīng)能與四采區(qū)軌道下山臨時水倉貫通。認(rèn)定鉆機(jī)自身因素不是未形成透孔的原因，可排除。

3.4 地質(zhì)條件因素

井下地質(zhì)條件復(fù)雜多變，各巖層的軟硬程度不一，肯定對鉆進(jìn)存在一定的影響，本次施工的鉆孔要先后通過泥巖、粉質(zhì)砂巖、泥巖、煤、碳質(zhì)泥巖，其究竟能構(gòu)成多大的影響，實屬未知，需對其進(jìn)行分析并進(jìn)行相關(guān)的借鑒。

3.4.1 現(xiàn)有技術(shù)數(shù)據(jù)分析

1#孔：設(shè)計值應(yīng)在施工至111m處時見煤，鉆探約16m煤后透，實際未見煤，鉆孔全長132m,若在132m處見煤，見煤點處高程與設(shè)計高程低5m,鉆孔下沉 2°10′，左偏 4°05′。詳見圖 3、圖 4（2# 孔、3#孔同）。

2#孔：設(shè)計值應(yīng)在施工至100m處時見煤，實際在125m處見煤，，見煤點處高程與設(shè)計高程低6m,鉆孔下沉2°44′，左偏4°26′。

3#孔：設(shè)計值應(yīng)在施工至126m處時見煤，實際在153.5m處見煤，，見煤點處高程與設(shè)計高程低5m,鉆孔下沉 2°20′，左偏 4°36′。

圖3 一水平運輸大巷至四采區(qū)軌道下山放水孔設(shè)計剖面圖

圖4 一水平運輸大巷至四采區(qū)軌道下山放水孔見煤點平面圖

3.4.2 經(jīng)驗借鑒

根據(jù)高靖學(xué)同志在《ZDY4000L/F鉆機(jī)在煤層鉆進(jìn)中鉆頭與鉆桿下沉量的測量研究》一文中得出的結(jié)論：ZDY4000系列履帶式鉆機(jī)在傾角小于90°、鉆距小于160m的鉆進(jìn)過程中，鉆頭與鉆桿自身下沉量不足1%。與我們在實際工作中得出的ZDY1900S型全液壓鉆機(jī)配合φ63.5mm鉆桿、φ75mm鉆頭，同一巖層中百米鉆進(jìn)下沉量為0.8m左右一致?？勺鳛槭┕そ?jīng)驗進(jìn)行借鑒。本次施工的鉆孔要先后通過泥巖、粉質(zhì)砂巖、泥巖、煤、碳質(zhì)泥巖，地質(zhì)條件復(fù)雜，鉆機(jī)較ZDY4000系列履帶式鉆機(jī)性能差，可將下沉量適當(dāng)調(diào)大至2%。

由上述分析不難得出以下結(jié)論：復(fù)雜的地質(zhì)條件是造成此次施工鉆孔未透的主要原因，其對鉆進(jìn)方位與鉆進(jìn)傾角均有較大影響。對本次施工的影響如圖5所示。

圖5 地質(zhì)條件對鉆桿鉆進(jìn)影響示意圖

4 施工方案的變更與效果

通過以上分析，原設(shè)計需要調(diào)整：將鉆進(jìn)方位向右調(diào)整4°30′，鉆進(jìn)傾角向上調(diào)整2°25′，具體如下。見圖6、圖7。

4#孔：平距167.09m、斜距167.19m、方位308°、傾角 -2°00′；

5#孔：平距160.15m、斜距160.28m、方位307°、傾角 -2°20′。

圖6 一水平運輸大巷至四采區(qū)軌道下山4#、5#放水孔設(shè)計平面圖

圖7 一水平運輸大巷至四采區(qū)軌道下山4#、5#放水孔設(shè)計剖面圖

實際施工鉆孔技術(shù)數(shù)據(jù)如下：

4#孔：方位308°，傾角-2°00′，28m巖+3m煤+128.5m巖+8.5m煤，透，透孔距底板0.5m，孔深168m。

5#孔：方位307°，傾角-2°20′，21.5m巖+4m煤+104.5m巖+31m煤，透，透孔距底板1.2m，孔深161m。見圖8。

4#孔與5#孔的精準(zhǔn)透孔，有力的說明了對鉆孔相關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)調(diào)整的正確性，可作為以后施工類似鉆孔的有力依據(jù)。

圖8 一水平運輸大巷至四采區(qū)軌道下山4#、5#放水孔透孔位置示意圖

5 結(jié)束語

通過以上兩組鉆孔設(shè)計與施工效果的比較，不難得出：施工長距離鉆孔時，地質(zhì)條件對鉆孔的施工精準(zhǔn)度影響較大，應(yīng)將其對鉆孔的影響作為主要影響因素予以考慮。