钻探技术在煤矿井下防治水中的应用

任常波

摘要：伴随现代化技术进步与发展，也给煤矿开采带来了新希望与好前景，尤其是在当下对煤炭能源需求如此强烈的情况下，因此，本文以煤矿作为研究对象，探讨钻探技术应用于煤矿井下防治水中的优势，以及钻探技术在煤矿井下防治水中的应用。

关键词：钻探；煤矿；防治水；应用

1钻探技术应用于煤矿井下防治水中的优势

将钻探技术应用于煤矿井下防治水工作中的根本目的在于为生产服务，而科学性、有效性、灵活性、机动性以及快速性则是钻探技术应用过程中的基本要求。钻探技术主要拥有以下几点优势：①占用空间较小。钻探设备的高度与宽度通常都分别控制在35m以下和2m以下；②钻探设备机身轻便，大件在搬运过程中可以拆成小件来进行；三是钻探设备安全系数较高、结构简单、易于操作。

2具体钻探技术在煤矿井下防治水中的应用

2.1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，要想實现有效施工的目的，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。斜下钻孔钻进时由于是通过顺层的方式钻进加上地质层中的岩层自重作用，很有可能大幅度降低成孔率，而且更大的危险是，还有可能引发水透，对设备和探查人员造成安全威胁。为了防止这种情况的发生，我们可以采取以下措施来防止：首先，万一由于机器本身故障发生意外问题，这样我们就必须马上接通高压电来启动强风吹散孔底的残渣粉末，等到设备恢复工作，就可以将钻杆拔出，解除危机。其次，派专门人员看管相应设备保障安全，避免钻孔过程中的意外发生。例如水泵损坏等，这样也可以避免残渣被吸附在设备上。

2.3孔口承压止水套管封注

在探放高压水时，通常采用双层套管封注法，步骤如下：①用108开孔短开孔（108孔口管2m）；②等待24h之后，戴好中108护口，改用89的岩芯管一直钻到要求深度；③下中89的套管。其中必须注意的是：①108护口要留有排气孔，在封注89套管的时候，套管外壁和孔壁间要完全封死，而且要上压；②108孔口管人工封注时，必须用砰石块堵严，并且在下管前，一定要先将水泥拌成面团状，2m孔口管需用1袋半水泥。之后，再往孔内投浆，接着管壁抹上水泥。这些准备结束后，开始下氰，下管时需手扶套管，旋转着慢慢往孔底送，要保证管壁水泥均匀分布，同时配合用钻机压入孔底；③斜孔89套管封注时，先在孔口上方固定好平轮，然后下入第一根套管，用卡缆将套管末端固定住并卡在孔口，接着连接第二杆套管，第二根套管末端上简易螺丝头，用麻绳穿过提引器和平轮，将提引器与简易螺丝头连好，将第二根套管下入孔内。反复使用此法，直到套管下到孔底。完成后戴上89护口，然后上好注浆盘并开始注浆。在注浆开始前，将108护口上的排气孔瓦路打开，直到注浆至排气孔往外返浆的时候再关闭排气孔，直至达到设计压力要求，封注结束。

2.4松软层跟管钻进

松软层指的是软岩、软媒、破碎的岩石等。在钻进时，两种情况会碰到松软层：第一，当钻进到一定深度后，遇到松层；第二，在开孔时碰到松软层。第一种情况易发生卡钻和堵孔等事故，可以采用以下措施解决：先下大一径孔口管，接着采用比钻头大一径的岩芯管进行钻进，钻进到松软土层后拉钻，然后采用跟管钻进技术钻过松软层，此法可以很好地发挥保护松软层孔壁的作用。第二种情况会大大增加开孔难度，因为探放水孔时，必须封注孔口承压止水套管，在常规钻进中，一般先开孔短或通过岩芯管，将孔钻出后再下套管。在松软层钻好后，拉钻具就会孔内塌陷，不能下管。可以在止水套管前端，用特制的相应口径筒状合金钻头，并在后端上螺丝头，在第一根套管钻进孔内后，解下螺丝头，上第二根套管继续，一直到钻进设计深度。

2.5全煤层孔螺旋钻杆钻进技术

全煤层孔螺旋钻杆钻进技术指的是全孔在煤层内钻进的情况下，进行充分钻进。在这种地质条件下煤层相当程度上比较松软，如果采取另外一种方式来进行钻孔必然会造成难度加大的问题，而且由于地质和水文环境复杂，钻头无法探测到内部环境的具体情况，有可能孔会塌陷。相反采取这种全煤层孔螺旋钻杆钻进技术，就会大幅度提高钻进的成功几率，这样不但加快完成了钻孔，在这种复杂的环境下，还能保证勘探人员的安全。全煤层钻进是一种干钻技术，它主要是利用了钻机所产生的强大动力来巧妙的将能量进行完整传递，这样做的好处在于用一种不会将钻屑留在孔内的形式很方便的完成钻孔，而不会出现任何的故障问题。也在这种运作过程中形成了类似于螺旋机的运行方式。在过去我们主要应用的老式的钻孔技术，这些老式钻孔技术不但会加剧孔本身的垮塌可能性，还有可能对钻机造成损伤，减少钻机的使用寿命。传统的钻孔技术都会产生很大噪音和振动，在钻孔过程中对孔壁造成极其不利的影响，而这种技术减少了这种干扰。

总结：

煤矿井下的水文地质条件具有较强的复杂性，所以就必须通过井下钻探来避免、防治水害。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的真实功效，才能提高任务完成度和勘探人员的生命安全，确保矿山安全生产具有重大的社会和经济效益。

参考文献

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[2]徐鑫，等.巷道超前钻探在煤矿防治水中的应用[J].煤炭与化工，2017，（2）：109-113.

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