全方位鉆孔測(cè)斜儀在礦井防治水中的應(yīng)用分析

摘 要 現(xiàn)階段鉆井工程中廣泛使用鉆孔測(cè)斜儀，以準(zhǔn)確獲取巖土體內(nèi)部位移方向以及各深度位移量。本文基于分析鉆探工程在礦井防治水工程中的重要性，結(jié)合實(shí)際工程案例，分析全方位鉆孔測(cè)斜儀的應(yīng)用流程與要點(diǎn)，總結(jié)偏斜規(guī)律。

關(guān)鍵詞 全方位鉆孔測(cè)斜儀;礦井防治水;偏斜規(guī)律

引言

科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，井下鉆孔測(cè)斜技術(shù)日趨成熟。井下鉆探作為礦井防治水工程中使用的重要技術(shù)手段，實(shí)際操作中易受到多種因素影響，導(dǎo)致鉆機(jī)發(fā)生偏移，無法完全按照設(shè)計(jì)軌跡鉆進(jìn)，影響數(shù)據(jù)分析和預(yù)測(cè)，甚至埋下安全隱患。

1工程概況

河南永華能源有限公司嵩山煤礦位于偃龍煤田嵩山井田東段，水文地質(zhì)類型為中等，煤層底板太原組以及奧陶系灰?guī)r具有強(qiáng)富水性。隨著礦井開采深度的延伸，工作面在煤層標(biāo)高-240m以下回采時(shí)，煤層底板突水系數(shù)超過0.06m，礦井需要實(shí)施底板注漿改造、疏水降壓等綜合水害防治措施，應(yīng)當(dāng)有針對(duì)性地在回采前進(jìn)行煤層底板注漿加固。通過對(duì)各采區(qū)水文地質(zhì)條件研究結(jié)合疏水降壓試驗(yàn)，總結(jié)水文地質(zhì)規(guī)律，采取安全、經(jīng)濟(jì)、合理的底板承壓水綜合防治措施。為保障上述措施有效實(shí)施且預(yù)防突水災(zāi)害發(fā)生，需要進(jìn)一步查清地質(zhì)異常體的導(dǎo)水性以及富水性，如清斷層、陷落柱等。鉆探工程通常用于主采煤頂?shù)装甯脑旃こ?、老空水探放工程等，在礦井防治水施工中用于準(zhǔn)確勘查地質(zhì)構(gòu)造。

2全方位鉆孔測(cè)斜儀在礦井防治水中的應(yīng)用特點(diǎn)

礦井用全方位鉆孔測(cè)斜儀是測(cè)量鉆孔方位及軌跡的一種專用測(cè)量?jī)x器，可以為地質(zhì)勘探孔、探放水孔等鉆孔的有效鉆進(jìn)和后續(xù)施工提供相應(yīng)技術(shù)支持。傳統(tǒng)利用鉆孔直接揭露地質(zhì)資料，以此指導(dǎo)礦井防水生產(chǎn)往往存在一定安全隱患，鉆探工程施工采用近水平鉆進(jìn)，鉆進(jìn)過程中受到的生產(chǎn)壓力、巖石力學(xué)性質(zhì)差異、產(chǎn)狀變化、鉆具自重等因素，很可能導(dǎo)致鉆孔偏離預(yù)設(shè)軌跡方向，無法得出準(zhǔn)確的地質(zhì)資料。

3全方位鉆孔測(cè)斜儀在礦井防治水中的應(yīng)用流程與要點(diǎn)

在該工程案例中，需要運(yùn)用全方位鉆孔測(cè)斜儀解決注漿孔鉆進(jìn)軌跡檢測(cè)的技術(shù)性難題，保證鉆機(jī)可以按照預(yù)先設(shè)計(jì)的軌跡持續(xù)鉆進(jìn)，準(zhǔn)確完成目標(biāo)層位的注漿改造工作。

（1）工作原理。全方位鉆孔測(cè)斜儀是由“全方位鉆孔測(cè)斜儀同步機(jī)”以及“全方位鉆孔測(cè)斜儀探管”配套組合而成的一套設(shè)備，可以利用測(cè)斜儀對(duì)井下各類鉆孔測(cè)斜從而獲取相關(guān)數(shù)據(jù)資料[1]。同時(shí)結(jié)合孔內(nèi)揭露的地質(zhì)資料，通過綜合分析，能夠?qū)咨铧c(diǎn)在孔內(nèi)的位置和巖性有更為全面且準(zhǔn)確的掌握。實(shí)際鉆探工程中，同步機(jī)與探管相連接，同步后分離并分別作業(yè)。同步機(jī)負(fù)責(zé)記錄采樣點(diǎn)號(hào)，探管中安裝了傾角傳感器和方位傳感器，可以準(zhǔn)確測(cè)量鉆桿空間姿態(tài)參數(shù)，自動(dòng)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息并儲(chǔ)存。鉆孔測(cè)量完成后，再次連接探管與同步機(jī)，上傳鉆孔測(cè)量數(shù)據(jù)至同步機(jī)，由同步機(jī)將數(shù)據(jù)傳輸至電腦終端，通過軟件分析處理數(shù)據(jù)，生成數(shù)據(jù)報(bào)表和鉆孔軌跡圖。注意全方位測(cè)斜儀的探管的在測(cè)量過程中，應(yīng)始終保持穩(wěn)定，不可在測(cè)量期間轉(zhuǎn)動(dòng)連接探頭的鉆桿，一定程度上利于保障測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，避免出現(xiàn)較大偏差。

（2）鉆孔設(shè)計(jì)與鉆孔施工?？紤]到該井田采區(qū)工作面含水層分布以及地質(zhì)條件，參考以往工作面改造數(shù)據(jù)，為保證達(dá)到國(guó)家規(guī)定安全回采標(biāo)準(zhǔn)，以該礦區(qū)安全突水系數(shù)經(jīng)驗(yàn)值為參考，擬定設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)該工作面底板改造鉆孔進(jìn)行設(shè)計(jì)，內(nèi)容包括傾角、方位、設(shè)計(jì)孔深等。要求在鉆孔施工前，利用全站儀做好放線工作并確保精準(zhǔn)，以標(biāo)定的方位與傾角為依據(jù)準(zhǔn)備施工。施工過程中，根據(jù)鉆進(jìn)到達(dá)的目的層位，確定應(yīng)停鉆的位置，確定無誤后開始注漿改造。值得注意的是，鉆孔設(shè)計(jì)與鉆孔施工完成后，需要嚴(yán)格依據(jù)技術(shù)管理規(guī)定要求，選擇超過10%數(shù)量的鉆孔開展測(cè)斜工作。

（3）鉆孔偏斜規(guī)律。選取三組鉆孔測(cè)斜數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)行采集和處理，將鉆孔設(shè)計(jì)與實(shí)際測(cè)斜參數(shù)比對(duì)，比對(duì)內(nèi)容包括方位角、傾角以及孔深，以此得出實(shí)際終孔位置與設(shè)計(jì)終孔位置的比對(duì)結(jié)果，包括設(shè)計(jì)坐標(biāo)、實(shí)測(cè)坐標(biāo)、平面布置、設(shè)計(jì)層厚、實(shí)測(cè)層厚，利用計(jì)算機(jī)軟件匯總各項(xiàng)參數(shù)，繪制鉆孔設(shè)計(jì)與實(shí)際平面對(duì)比圖、鉆孔設(shè)計(jì)與實(shí)際剖面對(duì)比圖。根據(jù)繪制的對(duì)比數(shù)據(jù)和對(duì)比圖可以得出，不考慮測(cè)斜誤差因素的條件下，幾乎每個(gè)鉆孔實(shí)測(cè)隔水層厚度均大于設(shè)計(jì)的隔水層厚度，存在以下普遍性問題和規(guī)律：①地面測(cè)量?jī)x測(cè)斜結(jié)果與導(dǎo)線測(cè)量結(jié)果相比較，偏差小于2°，測(cè)量成果可用?；跍y(cè)量前測(cè)斜儀有一段穩(wěn)定時(shí)間為前提，才能夠保證準(zhǔn)確讀數(shù);②方位角變化有明顯規(guī)律，分析數(shù)據(jù)，幾乎偏向于等高線數(shù)值較低的方向。傾角有較大變化;③基于鉆孔的隨機(jī)性且測(cè)斜數(shù)據(jù)覆蓋面有限，鉆孔傾斜無法得出普遍規(guī)律，難以準(zhǔn)確分析出影響鉆孔偏斜的因素及其所占權(quán)重，但為類似工程提供有效參考。運(yùn)用全方位鉆孔測(cè)斜儀，基本解決該工程中井田鉆孔偏斜的技術(shù)問題，優(yōu)化了傳統(tǒng)礦井防治水施工程序。

4結(jié)束語

全方位鉆孔測(cè)斜儀在礦井防治水中的應(yīng)用可以通過施測(cè)對(duì)比鉆孔實(shí)際軌跡，有利于直觀了解鉆探結(jié)果與設(shè)計(jì)存在的偏差，并通過鉆孔偏斜規(guī)律提高后續(xù)礦井防治水工程效率和質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1] 唐文佳，呂雨生，何旭東，等.鉆孔測(cè)斜儀在探測(cè)滑坡滑面中的應(yīng)用[J].資源信息與工程，2019，34（4）：140-142.

作者簡(jiǎn)介

段鑫（1989-），男，河南永城人;學(xué)歷：大專，職稱：助理工程師，現(xiàn)就職單位：河南永華能源有限公司嵩山煤礦，研究方向：煤礦防治水。