坑道钻进技术在矿井地质找煤中的应用

葛 亮

（山西省阳煤集团裕泰煤业有限公司， 山西 阳泉 045000）

引言

随着我国矿井行业的快速发展，人们对矿井勘探的要求也逐渐提高。随着时代的发展，传统的矿井地质找煤方法已经无法满足当今时代对矿井地质找煤的要求，加上我国对于矿井地质找煤技术的重视程度不够，导致矿井地质找煤的效率始终无法提高。为从根本上解决这一问题，就需要对目前我国矿井地质找煤的现状进行正确认识。

1 矿井地质找煤现状

在实际矿井找煤的工作中，由于施工人员的工作不规范，经常出现丢煤漏煤的现象，导致矿井产煤的效率始终无法提高。根据调查数据发现，我国在未来十年中煤矿的总产煤量将会减少48万t。由此可以看出，现在如果不对矿井地质找煤工作进行管理，未来我国矿井行业的产煤量将会进入负增长阶段。传统的矿井地质找煤手段主要分为两种类型，第一种类型是矿井内部施工，第二种类型是矿井外部施工。这两种方法都能够达到矿井找煤的目的，但是在实际施工过程中这两种施工方式的应用成本过高，使用时间较长，造成最终的矿井找煤效率始终无法提高。随着科技的发展，我国许多矿井施工单位运用了坑道钻进技术，这种技术与传统技术相比具有操作成本低以及施工质量高等特点。

2 坑道钻进技术设备的选择

要想进一步提高坑道钻进技术的应用效率，就要对坑道钻进技术的设备质量进行全面提升。设备的运行质量直接决定着该种技术的实际应用效果，由此可以看出，设备对技术应用的重要性。在对设备进行选择的过程中，要根据施工环境的实际情况对设备进行科学的选择，例如，该施工要求在施工区域钻12个孔，并且钻孔的深度在610 m左右，其中地下的煤层共有14层，煤芯的采取率在83%左右。在这种情况下，为了能够更加直观地看出各个钻孔的施工质量，以其中两个钻孔的施工情况为例进行分析，将其分别称为一号钻孔和二号钻孔。

其中一号钻孔中包括两个孔号，分别为231号以及170号，钻孔深度分别为62 m以及79 m。方位角度分别为137°以及123°，倾斜角都为0°。见煤深度为58 m以及76 m，煤层厚度为0.56 m和0.68 m，煤芯采取率为80%和65%，新增煤量值为18万t和10万t。二号钻井包括两个孔号，分别为220号以及185号。其中220号的钻孔深度为35 m，185号的钻孔深度为74 m。方位角度分为为230°以及210°，倾斜角度分别为33°和18°。见煤深度为27 m以及69 m，煤层厚度为0.96 m以及0.74 m，煤芯采取率为95%和95.5%，新增煤量值为5 t。通过以上数据能够看出，在不同施工环境中达到的最终施工效果也不同，所以施工团队在选择施工设备的过程中，要对施工环境进行全面分析[1]。

3 坑道钻进技术应用的技术措施

坑道钻进技术的措施主要包括两方面内容，第一方面，施工孔结构的选择，根据不同的施工孔结构选择不同的施工设备，这样能够有效提高施工效率。例如，在底层开孔完整的施工区域，可以应用直径为59 mm或者36 mm的钻具进行开挖，通常情况下采用一挖到底的开挖方式。当施工环境中的结构遭到破坏时，由于施工环境中的岩石碎片较多，所以在选择施工设备的过程中可以采用分层开挖的方式。在挖掘初期阶段，利用直径为59 mm的设备进行施工，在挖掘深度到达完整的结构层后，可以更换直径为55 mm的施工设备，最后，更换直径为36 mm的施工设备进行挖掘。由此可以看出，在不同施工孔结构中要选择不同的施工方式，只有这样才能提高施工质量。第二方面，在选择冲洗液的过程中，也要根据实际情况进行选择。例如，在完整层中，可以选择无固相冲洗液。在地势结构比较复杂的区域，可以选择低固相清洗液。对清洗液进行科学的选择，最终达到清洗标准。

4 坑道钻进技术参数的选择

坑道钻进技术的参数主要由施工环境以及钻孔直径决定。钻进参数主要包括钻压、泵量以及转速。目前，可将钻进技术可大致分为绳索钻进技术以及双管钻进技术，下面将对绳索钻进技术参数与双管钻进技术参数在不同环境中的选择情况进行对比。本文将施工环境分为软、硬两种，绳索钻进技术在施工环境较软区域的钻压为3～4 MPa，泵量为30～40 L/min，转速为490 r/min。在施工环境较硬的施工区域，钻压为6～8 MPa，泵量与转速与上一种情况相同。双管钻进技术在较软施工区域的钻压为3～4 MPa，泵量为 30～40 L/min，转速为 488 r/min。在施工环境较硬的区域，转压为4～5 MPa，泵量为30～40 L/min，转速为830 r/min。经过对以上数据的分析能够得出，不同施工环境中最终的施工效果也有所不同。要想进一步提高施工质量，首先要对施工环境进行全面了解，并对其中的地质结构进行分析，确定其为软土层还是硬土层，然后根据实际施工环境科学地选择技术参数[2]。

5 坑道钻进技术的应用效果分析

通过对比的方式对坑道钻进技术与传统钻进技术的应用效果进行分析（见表1）。以文中的工程概况为例，从经济效果与施工周期两个方面进行分析。第一方面，经济效益，坑道钻机技术在本次施工中共计使用成本为9.5万元，钻井的深度为610 m。传统的技术则需要投入资金成本32万元，钻井的深度为630 m。同时，使用传统技术手段需要制作6个钻井孔，每个钻井孔的工程量在450 m左右，并且在钻井的过程中需要经过不同类型的土层，这无疑增加了施工难度以及施工成本。通过数据的对比能够看出，坑道钻进技术与传统技术相比能够节省21万元左右，但是总体的施工量却仅仅相差20 m。由此可以看出，运用坑道钻进技术能够有效降低工程投入的成本，进而提高工程的经济效益。另一方面，使用坑道钻进技术的每天的施工量在25 m左右，将总工程量按照600 m计算，则需要24 d。传统的施工技术每天的施工量为6 m，还是将总工程量按照600 m计算，则需要100 d左右才能完成施工。由此可以看出，在总施工量相同的情况下，坑道钻进技术的施工时间相比于传统技术的施工时间来说少了70 d左右，由此可以看出，坑道钻进技术的应用能够有效缩短施工周期。

表1 不同施工类型的技术参数

6 结论

1）通过数据的对比能够看出，坑道钻进技术与传统技术相比能够节省21万元左右，降低了工程投入的成本，进而提高工程的经济效益。

2）在总施工量相同的情况下，坑道钻进技术的施工时间相比于传统技术的施工时间来说少了70 d左右，由此可以看出，坑道钻进技术的应用能够有效缩短施工周期。