礦山主井鉆—注平行作業(yè)施工技術(shù)研究

張?jiān)聜b

（河北省地礦局第五地質(zhì)大隊(duì)，河北 唐山 063000）

伴隨著時(shí)間的不斷推移，我國(guó)大型礦山開(kāi)采工作向著西部以及深部的方向所發(fā)展和前進(jìn)，礦山主井在開(kāi)采的過(guò)程當(dāng)中，經(jīng)常會(huì)遇到各種各樣的困難，例如：地層復(fù)雜、井筒深度增加等，鉆-注平行施工技術(shù)的出現(xiàn)，在立井沖擊層當(dāng)中扮演著重要的角色和占據(jù)關(guān)鍵位置，同時(shí)也是一種最有效的施工方法。在含水流沙層等具有不穩(wěn)定性特點(diǎn)的井筒開(kāi)鑿當(dāng)中，所呈現(xiàn)出來(lái)的效果更佳。不僅如此，此項(xiàng)技術(shù)與具有傳統(tǒng)特點(diǎn)的鑿井工藝相比較，二者之間有著很大的不同，鉆-注平行施工技術(shù)能夠有效的幫助建井時(shí)間縮短20%～30%，為現(xiàn)代化礦井建設(shè)帶來(lái)更多的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。基于此，本文下面主要對(duì)礦山主井鉆-注平行作業(yè)施工技術(shù)展開(kāi)深入的探討。

1 鉆-注平行施工技術(shù)的含義分析

通過(guò)對(duì)具有傳統(tǒng)特點(diǎn)的鑿井工藝進(jìn)行真正的分析和研究，發(fā)現(xiàn)其主要是以下部作為重點(diǎn)，之后進(jìn)行基層注漿，然后進(jìn)行上部沖擊層鉆井施工，所需要的施工時(shí)間較長(zhǎng)，而且所呈現(xiàn)出來(lái)的施工效率偏低。鉆-注平行施工方法的出現(xiàn)，主要運(yùn)用了定向鉆井技術(shù)，幫助鉆井和注漿施工無(wú)需再進(jìn)行分開(kāi)作業(yè)，而且在一定的時(shí)間之內(nèi)可以同時(shí)作業(yè)，主要的工作流程包括：能夠讓注漿和鉆井施工兩項(xiàng)工作同時(shí)進(jìn)行，并且二者之間不會(huì)對(duì)彼此產(chǎn)生任何的影響和制約，也可以進(jìn)行S型孔段注漿，在實(shí)際注漿的過(guò)程當(dāng)中，鉆井法施工并不是停止的，而是在有序進(jìn)行當(dāng)中。在注漿的地面會(huì)科學(xué)的設(shè)置出防止對(duì)鉆井法施工產(chǎn)生影響的場(chǎng)地以及專(zhuān)業(yè)的設(shè)施，基巖段進(jìn)入到設(shè)計(jì)注漿范圍當(dāng)中去之后，下部的基巖段進(jìn)行有序的注漿工作。

2 鉆-注法鑿井和注漿施工互不干擾的三性原則

伴隨著時(shí)間的不斷推移，相關(guān)工作人員并未停止對(duì)礦井各種專(zhuān)業(yè)施工技術(shù)研究的力度，也提出了一些新的理論、新的想法、新的見(jiàn)解，其中最具代表性的當(dāng)屬鉆-注平行作業(yè)施工技術(shù)。鉆-注法施工和地面注漿設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中，不單單需要最正確的井筒設(shè)計(jì)參數(shù)，還要遵循鉆-注法鑿井和注漿施工互不干擾的三性原則，主要內(nèi)容包括：其一：確保注漿孔套管段并不會(huì)進(jìn)入到鉆井井筒荒徑當(dāng)中去，并且對(duì)注漿孔套管段與鉆井筒荒徑之間的距離進(jìn)行嚴(yán)格的控制。其二：在進(jìn)行注漿作業(yè)的過(guò)程當(dāng)中，極有可能會(huì)出現(xiàn)漿液竄出井筒等情況，對(duì)鉆井泥漿所設(shè)置的護(hù)壁作用產(chǎn)生一定的影響，為了防止這種情況的出現(xiàn)，需要確保地面預(yù)注漿和鉆井法鑿井在深度上有一定的距離。其三:在進(jìn)行S孔孔位設(shè)置的過(guò)程當(dāng)中，還需要進(jìn)行深入的分析和考慮，例如：對(duì)鉆井大鉆機(jī)軌道的位置、泥漿池的位置、實(shí)際大小等各方面問(wèn)題進(jìn)行認(rèn)真的研究，因?yàn)楦鞣N問(wèn)題都極有可能會(huì)對(duì)S孔孔位的設(shè)置產(chǎn)生一定的影響。

3 礦山主井鉆-注平行施工作業(yè)的實(shí)現(xiàn)方式

注漿作業(yè)與鉆井法同時(shí)的進(jìn)行，是最有效、也是最理想的鉆-注平行作業(yè)施工方法，相關(guān)施工人員需要在設(shè)置注漿孔地面的過(guò)程當(dāng)中，對(duì)場(chǎng)地以及施工地面的設(shè)施進(jìn)行關(guān)注與重視，并且應(yīng)用科學(xué)的方法進(jìn)行避開(kāi)。在進(jìn)行基巖段工作的過(guò)程當(dāng)中，需對(duì)注漿的范圍進(jìn)行嚴(yán)格的控制，在一定的范圍之內(nèi)進(jìn)行基巖段注漿工作，換句話(huà)來(lái)說(shuō)，就是工作人員平行進(jìn)行注漿施工以及鉆井施工，這樣礦井工期就不會(huì)被地面預(yù)注漿所影響和占據(jù)，但是這樣做也會(huì)有一定的缺點(diǎn)，就是會(huì)給總體工程帶來(lái)一定的影響，增加安全隱患出現(xiàn)的可能與幾率，鉆井施工方法與注漿施工方法之間想要有序的進(jìn)行，并且不會(huì)對(duì)二者產(chǎn)生互相的干擾，在正常的情況之下，會(huì)將鉆井方法的深度以及注漿起始的深度完美的融合在一起，讓二者相互影響、相互幫助、相互促進(jìn)，在相輔相成當(dāng)中確保鉆井階段和井筒注漿不會(huì)出現(xiàn)任何的問(wèn)題，一直處在安全的狀態(tài)當(dāng)中。當(dāng)工作人員參與施工過(guò)程當(dāng)中去之后，會(huì)發(fā)現(xiàn)這樣一種情況，那就是鉆井井孔與注漿孔之間的距離很近，導(dǎo)致注漿施工無(wú)法有序的進(jìn)行，另外，在平行作業(yè)的過(guò)程當(dāng)中，注漿非常容易流入到鉆井的井口之內(nèi)，作業(yè)工作人員都清楚，在進(jìn)行注漿施工的過(guò)程當(dāng)中，漿液會(huì)在阻力最小的方向不斷的發(fā)展、不斷地?cái)U(kuò)散，這樣上部巖層的漿液就會(huì)慢慢的擴(kuò)伸到?jīng)_擊層當(dāng)中去，假如鉆井施工法并沒(méi)有達(dá)到一定的要求深度，那么注漿的漿液就會(huì)通過(guò)沖擊層慢慢的流入到鉆井的井口之內(nèi)，導(dǎo)致鉆井方法不能夠再有序的施工，也會(huì)對(duì)注漿施工的總體質(zhì)量產(chǎn)生不同程度的影響，應(yīng)該用怎樣的方法，才能夠?qū)⒎N種問(wèn)題妥善的解決，是每一位工作人員最亟待解決和值得深思的問(wèn)題之一。為了能夠?qū)@-注平行施工過(guò)程當(dāng)中注漿施工、鉆井方法互相影響的問(wèn)題解決，經(jīng)過(guò)不斷的鉆研和研究之后發(fā)現(xiàn)，需要將鉆井施工與注漿施工二者之間保持一定的距離，并且將注漿分為S型注漿孔段和直孔段，這樣就可以保證二者可以同時(shí)作業(yè)，并不會(huì)對(duì)彼此產(chǎn)生一定的影響。另外，工作人員還需要對(duì)自己的施工工藝進(jìn)行科學(xué)、合理的調(diào)整，首先在基巖直孔段進(jìn)行施工的展開(kāi)；其次，將S型注漿孔段的注漿工作和沖擊層鉆井工作同時(shí)展開(kāi)。

4 鉆-注平行作業(yè)施工技術(shù)的總體思路

在新時(shí)代的大背景之下，直線(xiàn)定向鉆進(jìn)技術(shù)緊緊跟隨時(shí)代發(fā)展的腳步不斷的在變化、不斷的發(fā)展、不斷的在革新，注漿孔也在不斷的改變當(dāng)中，由傳統(tǒng)的垂直孔向著S型孔所發(fā)展，所以注漿孔在地面設(shè)置的過(guò)程當(dāng)中，要有效的避開(kāi)井口周?chē)幕A(chǔ)設(shè)施，運(yùn)用定向鉆進(jìn)施工技術(shù)，幫助注漿孔在一定的深度當(dāng)中進(jìn)入到預(yù)定范圍當(dāng)中去，之后再次降斜成為直孔，下部分基巖段進(jìn)行有序的注漿，這樣注漿工作就可以完全不占用或者是極少占用井口的實(shí)際位置，可以讓沖擊層部分鉆井施工提前的進(jìn)行，幫助施工企業(yè)可以提前完成工程，這就是鉆-注平行作業(yè)施工技術(shù)的總體思路。

想要真正的實(shí)現(xiàn)鉆-注平行作業(yè)，并不是一件容易的事情，首先需要工作人員在工作當(dāng)中本著認(rèn)真負(fù)責(zé)、愛(ài)崗敬業(yè)的態(tài)度，防止鉆井與注漿施工之間出現(xiàn)影響問(wèn)題，并且在具體施工之前，對(duì)鉆井法施工預(yù)注漿法施工進(jìn)行深入的研究，對(duì)合理的時(shí)間以及空間關(guān)系進(jìn)行分析，在確保二者安全和質(zhì)量的基礎(chǔ)之上，有效的節(jié)省施工的時(shí)間，因此，相關(guān)工作人員對(duì)鉆-注平行施工的時(shí)空關(guān)系展開(kāi)深入的探討。

在鉆-注平行作業(yè)技術(shù)當(dāng)中，定向鉆進(jìn)扮演著重要的角色，注漿孔對(duì)定向鉆進(jìn)技術(shù)提出了更高的要求與希望，注漿孔要求精度高、短段長(zhǎng)等，據(jù)了解，在我們國(guó)家的測(cè)定定向鉆進(jìn)儀器當(dāng)中，還不能夠完全滿(mǎn)足具有高精度特點(diǎn)的注漿孔定向鉆進(jìn)施工技術(shù)所提出來(lái)的要求，因此，還需要經(jīng)過(guò)科研人員在日常的工作當(dāng)中不斷的進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)以及任真的學(xué)習(xí)，大幅度的提高自己的綜合素養(yǎng)與工作能力，通過(guò)不斷的鉆研，研制出一種高精度鉆測(cè)斜儀，有效的滿(mǎn)足注漿孔定向鉆進(jìn)所提出來(lái)的合理要求，為注漿大幅度的提高質(zhì)量打下良好的基礎(chǔ)。

鉆-注平行施工作業(yè)在展開(kāi)的過(guò)程當(dāng)中，注漿漿液極有可能會(huì)流入到鉆井當(dāng)中去，對(duì)鉆井泥漿產(chǎn)生不同程度的影響，更是增加鉆井施工和井壁出現(xiàn)安全問(wèn)題的可能，因此，需要相關(guān)工作人員對(duì)注漿漿液對(duì)鉆井漿液的影響以及相關(guān)的監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行認(rèn)真分析和研究，為鉆井平行施工技術(shù)展開(kāi)的過(guò)程當(dāng)中，鉆井法安全、有序的進(jìn)行奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)以及提供技術(shù)支持和保障。

此外，在鉆進(jìn)粘土層時(shí)，必然會(huì)有一定量的泥漿，需要快速的排放出去，在鉆井井壁下沉之后，更需要將所出現(xiàn)的所有泥漿排放到地面當(dāng)中，大量的泥漿會(huì)占據(jù)一定的面積，即使放在了矸石山的下面，也極有可能對(duì)矸身帶來(lái)一定的影響，增加安全問(wèn)題出現(xiàn)的可能，所以鉆井廢棄泥漿的處理工作也非常的重要，是磚井法施工過(guò)程當(dāng)中最亟待解決的問(wèn)題之一。據(jù)了解，鉆井泥漿與制備粘土水泥漿的粘土之間有著許多相似的地方，所以在鉆-注平行作業(yè)展開(kāi)的過(guò)程當(dāng)中，會(huì)將出現(xiàn)的廢棄泥漿進(jìn)行科學(xué)的處理，之后再將其作為注漿材料，加入到地層當(dāng)中去，這樣不僅能夠?qū)⒁徊糠值你@井廢棄泥漿的處理問(wèn)題進(jìn)行妥善的解決，還可以真正的實(shí)現(xiàn)節(jié)約的目的，為施工企業(yè)節(jié)省大量的支出成本，把鉆井廢棄泥漿作為注漿材料，也需要專(zhuān)業(yè)工作人員展開(kāi)深入的分析和研究。

5 鉆-注平行作業(yè)合理時(shí)空關(guān)系分析

5.1 鉆井平行作業(yè)縱向空間關(guān)系

鉆井平行作業(yè)縱向空間關(guān)系的主要內(nèi)容包括：鉆井與注漿在縱向上保持一定的距離。換句話(huà)來(lái)說(shuō)，安全距離為鉆井段底端到注漿直孔段底端的距離，由于直孔段的起始深度與鉆井底的深度有100mm左右的重合，所以為了能夠幫助表述更加的方面，可以把注漿直管段的長(zhǎng)度當(dāng)作為注漿與鉆井平衡作業(yè)在縱向方面的安全距離。直孔的越長(zhǎng)的話(huà)，那么就表示鉆孔平行作業(yè)非常的安全，但是直孔斷注漿需要占據(jù)井口的一些位置和面積，直孔段越長(zhǎng)的話(huà)，也說(shuō)明直孔段注漿施工所需要的時(shí)間也會(huì)越多，鉆-注平行作業(yè)帶來(lái)的縮短施工時(shí)間的價(jià)值也會(huì)變得越來(lái)越小，因此，還需要在縮短工期和施工安全之間找到一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。

5.2 專(zhuān)注平行作業(yè)橫向空間關(guān)系

直孔段注漿孔的設(shè)置圈徑。在進(jìn)行直孔段注漿孔設(shè)置的過(guò)程當(dāng)中，都會(huì)遵循平均原則，設(shè)置在井筒荒徑之外，井筒中心作為圓心的圓圈，又將此圓的直徑稱(chēng)作為布置孔圈徑。假如直孔段圈徑很大，則會(huì)對(duì)注漿帷幕的形成產(chǎn)生不同程度影響，造成注漿質(zhì)量不斷的下降。假如布孔圈徑非常小，注漿孔非常容易進(jìn)入到井筒荒徑之中，注漿孔在沖擊層運(yùn)用下套管的方法進(jìn)行封閉。如果在注漿孔套管段偏入磚井井筒之內(nèi)，就會(huì)導(dǎo)致鉆井法鉆進(jìn)當(dāng)中，鉆頭打到注漿孔套管上面，對(duì)有序的鉆井法施工產(chǎn)生極大的影響，還會(huì)增加鉆井事故出現(xiàn)的可能。因此，需要對(duì)注漿布設(shè)孔的主要方式等影響因素進(jìn)行深入的分析。

6 鉆-注平行施工技術(shù)措施與方法

6.1 鉆孔軌跡控制專(zhuān)業(yè)技術(shù)

將鉆孔軌跡控制技術(shù)和S孔注漿相比較，發(fā)現(xiàn)二者之間有著很大的不同與差異，鉆-注平行在實(shí)際作業(yè)的過(guò)程當(dāng)中，S孔不僅需要與偏斜要求相符合、相一致，而且軌跡穩(wěn)斜、降斜段還要與鉆井荒徑保持一定的距離。在S孔的下部分，需要再一次的進(jìn)行分支孔的施工工作，這樣的情況造成在施工控制過(guò)程當(dāng)中會(huì)遇到許多困難，但是通過(guò)應(yīng)用鉆孔軌跡設(shè)計(jì)和施工技術(shù)，陀螺儀鞋側(cè)與定向控制，將相關(guān)的問(wèn)題進(jìn)行有效的解決，并且迅速的完成了工作任務(wù)。

6.2 注漿壓力監(jiān)測(cè)

在注漿施工展開(kāi)的過(guò)程當(dāng)中，需要對(duì)注漿的壓力加強(qiáng)關(guān)注，并且如實(shí)的記錄，當(dāng)注漿壓力滿(mǎn)足基巖裂縫注漿時(shí)，就要對(duì)注漿將液流入到鉆井段內(nèi)部所造成的壓力進(jìn)行認(rèn)真的分析。如果出現(xiàn)此項(xiàng)問(wèn)題，需要第一時(shí)間將泵停止，確保在具體施工過(guò)程當(dāng)中不會(huì)因?yàn)槿魏我蛩囟霈F(xiàn)危險(xiǎn)情況。

6.3 鉆井泥漿性能的檢測(cè)工作

磚井泥漿性能檢測(cè)的最終目的是為了檢查鉆井泥漿的性能是否出現(xiàn)了某些問(wèn)題，判斷注漿漿液是否流入到了鉆井段內(nèi)部，保證施工過(guò)程當(dāng)中有序和安全。通過(guò)對(duì)鉆井泥漿性能的監(jiān)督與檢測(cè)以及對(duì)注漿壓力的檢測(cè)，有序的幫助鉆-注平行作業(yè)安全控制任務(wù)完成。

6.4 鉆井廢棄泥漿轉(zhuǎn)化技術(shù)

通過(guò)對(duì)鉆井過(guò)程當(dāng)中的泥漿含量進(jìn)行認(rèn)真的分析和研究，發(fā)現(xiàn)有許多的粘土成分，其性能與地面預(yù)注漿所用的粘土泥漿之間有著許多相同的地方，通過(guò)運(yùn)用科學(xué)的方法，將其粘度進(jìn)行有效的降低，再加入水泥以及專(zhuān)業(yè)的制劑，就可以將其變成粘土水泥漿，再將其用在地面預(yù)注漿工作過(guò)程當(dāng)中，可以有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆井廢棄泥漿的重復(fù)運(yùn)用，不但能夠完美的解決一些鉆井廢棄泥漿處置問(wèn)題，還可以降低對(duì)于環(huán)境帶來(lái)的影響和污染，并且還能夠幫助施工企業(yè)節(jié)約大量的支出成本，為企業(yè)獲得更多的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益打下良好的基礎(chǔ)。

6.5 大斷面硐室圍巖預(yù)注漿加固技術(shù)

因?yàn)槟承┑V山主井屬于千米深井，所以圍巖性能偏低、地壓和軟巖問(wèn)題更是會(huì)給掘進(jìn)支護(hù)工作帶來(lái)一定的影響，這時(shí)通過(guò)運(yùn)用地面預(yù)注漿技術(shù)，幫助基巖裂縫含水層進(jìn)行自理，而且還可以對(duì)馬頭門(mén)、連接巷道等圍巖進(jìn)行有效的加固，將圍巖的性能再次提高到一個(gè)新的層次與高度，注漿加固主要運(yùn)用的是粘土、水泥漿，所以能夠有效的達(dá)到預(yù)期的效果。

7 施工之后的效

通過(guò)地面預(yù)注漿加固，不僅能夠有效的幫助施工企業(yè)完成掘進(jìn)施工，當(dāng)工程施工之后，也沒(méi)有出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫問(wèn)題，在有效提高施工總體質(zhì)量等方面有著至關(guān)重要的作用和意義。另外，當(dāng)鉆井施工開(kāi)工之后，有序的向下進(jìn)行鉆進(jìn)，直至工程的完成。在鉆井施工的過(guò)程當(dāng)中，并沒(méi)有與注漿發(fā)生任何的影響、任何的制約，而且通過(guò)應(yīng)用鉆井廢棄泥漿轉(zhuǎn)化成為的黏土水泥漿技術(shù)，降低和減少大約三分之一的鉆井廢棄泥漿的總量，更是降低了相關(guān)工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，有效提高施工的效率。

8 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在新時(shí)代的大背景之下，礦山主井當(dāng)中的施工技術(shù)也需要緊緊跟隨時(shí)代發(fā)展的腳步，不斷的進(jìn)行革新，鉆-注平行作業(yè)施工技術(shù)作為其中的重點(diǎn)與要點(diǎn)，需要對(duì)鉆井和注漿深度加強(qiáng)關(guān)注與重視，并且對(duì)注漿直孔段的深度進(jìn)行認(rèn)真的分析，在具體施工的過(guò)程當(dāng)中，需要將工作重點(diǎn)放在注漿施工不能影響鉆井施工上面，通過(guò)應(yīng)用鉆-注平行作業(yè)施工技術(shù)，能夠幫助施工企業(yè)節(jié)約大量的支出成本，還可以提前完成施工工作。在具有復(fù)雜性特點(diǎn)的地上條件之下，還需要遵循一定的原則來(lái)使用此項(xiàng)施工技術(shù)，伴隨著時(shí)間的不斷推移，我國(guó)社會(huì)呈現(xiàn)出高速的發(fā)展態(tài)勢(shì)，許許多多的立井出現(xiàn)在了大眾的眼前，相信鉆-注平行作業(yè)施工技術(shù)必然會(huì)在我們國(guó)家得到廣泛的應(yīng)用并且獲得一致的好評(píng)。