測斜儀在鉆孔施工中的應用技術

徐宏甫

【摘要】為解決鉆孔施工過程中鉆孔實際運行軌跡與設計軌跡誤差問題，使用測斜儀在鉆孔施工后進行測斜，測量鉆孔實際運行軌跡。通過在告成煤礦各種鉆孔和巖層中的運用總結，能夠熟練運用測斜儀，從而為安全生產提供可靠有效的鉆探資料。此文為測斜儀在巷道探透中的使用。

【關鍵詞】鉆探；巖性；測斜；誤差

1.前言

在煤礦生產過程中，巷道掘進與工作面回采，都需要鉆探進行超前探測、底板注漿加固或瓦斯抽放等，因此鉆探技術與煤礦安全生產有著密切不可分割的關系。但在實際操作過程中，往往會受巖石巖性、鉆進壓力、鉆進深度等因素影響，導致鉆孔開孔方位及傾角與實際鉆進致終孔探測結果不同，從而給巷道安全掘進提供資料不太精確，給底板注漿或瓦斯抽采達不到預期效果。

為解決這一難題，告成礦引進一臺YHQ-X（C）全方位鉆孔測斜儀（簡稱測斜儀），它是由同部機和探管兩部分組成，攜帶方便，操作簡單，專用于煤礦井下水平鉆孔或定向鉆孔的測斜，角度均方誤差±0.3°，方位均方差±2°耐水壓力≥12MPa。經過在21061下底抽巷底板加固鉆孔、23041下底抽巷瓦斯抽放鉆孔和-410水平大巷探透鉆孔等多個地點不同性質鉆孔中的運用，能夠熟練運用測斜儀，成為煤礦安全生產的導盲棍。

2.工程概述

告成煤礦南翼副井是告成煤礦由120萬噸升級改造為150萬噸大型礦井的一項重要工程。而告成煤礦-410m水平運輸北大巷與南翼副井的南大巷的貫通標志著此項工程的基本完工。為確保該巷順利貫通，在巷道剩余55m時進行鉆探后，又采用YHQ-X（C）全方位鉆孔測斜儀進行了井下鉆孔測斜，于2015年12月4日，完成了數據采集與資料收集工作，經過數據處理、分析、解釋，得出測斜成果。

3.全方位鉆孔測斜儀的運用

3.1 鉆孔測斜儀組成及工作原理。全方位鉆孔測斜儀由同步機和探管以及它們之間的通信線組成。探管主要由采集單片機、傾角和側向傳感器、存儲器、通信接口及電源電路等組成，同步機由單片機、鍵盤、顯示器、存貯器、通信接口及電源電路等組成。探管的主要功能是采集傳感器電信號，并將采樣的數據存儲到存儲器中，同步機的主要功能是向探管發(fā)送命令和數據處理。

系統(tǒng)采用定點連續(xù)測量的工作方式，同步機和探管實現同步工作后，將探管連接到鉆桿上，送入欲測處進行測量，探管采集數據并存儲，同步機記錄測點的有效性，測點的孔深通過測量鉆桿的長度確定；鉆孔測量完畢，取出探管，并于同步機通信，同步機計算并顯示測量結果。也可將同步機與計算機通信，生成鉆孔軌跡三視圖和立體圖。

3.2 儀器簡介。YHQ-X（C）全方位鉆孔測斜儀由中煤科工集團西安研究院研發(fā)，通過連續(xù)測點來測量鉆孔的傾斜情況，該儀器采用礦用本質安全型防爆設計，體積小、易攜帶、易操作、施工方便，配套軟件具有數據精細處理、自動成圖的功能，通過簡單處理自動生成直觀易解釋的平面圖、剖面圖、正視圖及三維軌跡圖。

3.4 測量方法及測深。鉆探設備使用2300型框架鉆機，63mm鉆桿，75mm鉆頭鉆進，成孔退桿后，將探管與同步機同步后安裝在鉆桿上，由鉆機接裝鉆桿向孔內順探管，進行測量?？卓谔焦芡耆M入后采集第一個數據，往后每3米采集一個數據，采集到第19個數據，即孔深55米時，最后1.5米探透，停止采集數據。本次采集數據20個，孔深56.5米，測量結果出。

4.成果分析

本次共分析數據20個，鉆孔方位在215.47～217.09°，傾角在-1.62～+1.00°，平均方位是216.36°，平均傾角是-0.45°。開孔方位及傾角可能有誤差，19米處鉆機操作有誤，傾角有誤差，經調整后開孔方位調整為216°，傾角調整為1°，19米處傾角調整為-0.5°，本次探測成果見圖1。

根據該巷實揭地質資料及鉆孔資料分析，本次鉆探全孔為L7灰?guī)r，結合其它鉆孔探測結果及記錄推進壓力總結，L7灰?guī)r鉆進期間，推進壓力不能大于5MPa，否則實際鉆探軌跡與設計終孔位置偏差較大，如遇到軟硬巖交接位置，偏差將會更大。

圖1 三維軌跡圖

5.結論

鉆孔設計方位215°，傾角+1°，實際鉆孔方位216.36°，傾角-0.45°。鉆孔施工56.5m探透與設計相比較，向下偏移1.5米，向左偏移2米。

將探測結果與地測科測量數據進行核對，基本吻合，最后于2015年12月29日順利貫通，經2016年1月5日進行導線聯測，檢測南翼副井的中線點結果，在貫通點向南20米位置中線點東偏0.065米，在南翼北大巷最后一次變向位置中線點東偏0.062米，貫通成果滿足規(guī)范和設計要求，高程閉合差為：±3.3cm，滿足并優(yōu)于設計和規(guī)范要求的高程精度。測斜儀成功運用于-410水平大巷，使探注隊對鉆孔施工精度方面登上一個新的臺階。