定向钻进技术在煤矿地质防治水中的应用探究

魏永强 张辉 王永申

摘要：为了研究定向钻进技术在煤矿地质防治水中的应用。本文基于笔者煤炭开采领域多年技术经验，在理论结合生产要点的前提下展开相关分析。为煤矿地质防治水和地质异常情况预警与消除提供建设性意见。

关键词：定向钻进;煤矿;地质;防治;物探

1引言

煤炭作为最原始及应用最广泛的化石能源，已经伴随人类工业发展上百年。煤矿的易采性与普遍性，使得我国煤矿开采业经久不衰。但是基于安全生产的煤矿地质危害预控技术以及相应的设备改造升级仍需要进一步的探索研究。例如煤矿地质防治水技术可以借助石油工程领域的定向钻进工艺提高勘探精度。本文基于笔者煤炭开采领域多年技术经验，在理论结合生产要点的前提下展开相关分析，为煤矿地质防治水以及地质异常情况的预警与消威提供建设性意见。

2定向钻进技术的具体应用分析

定向钻进技术主要依托前期地震勘探成果，在层位识别清晰，卡层到位的基础上进行高效精准控制。首先确保钻孔轨迹按照预先设计在地层中穿行，当实际揭露地质条件和设计参数差别较大时，还需要进一步分析钻孔实测数据。定向钻进可以在稳定钻进的前提下借助旋转导向设备进行参数修订和坐标值核准。如果遇到水文地质条件突变和前方遭遇地质异常体时，可以运用随钻仪器进行岩性识别和超前水害预控。定向钻进根据地质任务制定好前期设计，施工过程中在预测性指标数据共享前提下可以实现无磁钻杆的精确定向测量，并在泥浆循环基础上进行多维信号反馈，从而达到随钻测井式的任务交互与功能配给，确保对前方地质构造、水文条件的靶向精准控制。

3定向钻进技术在煤矿地质防治水中的应用要点与案例分析

在施工准备阶段，煤矿地质防治水专业技术人员必须对矿井水文地质概况、地下水赋存条件等进行深入细致的调查。结合调查结果，定向钻进设计方案可以明确钻探设备配置和套管尺寸、孔径等钻孔参数。勘探前还需要对钻探过程中的施工程序和原始数据采集进行逐一说明。勘探单位结合以上内容，对定向钻进施工人员进行系统的技术说明，使施工人员掌握工艺流程和应急处置，为后续地质水防治工作提供真实有效的原始资料。

在钻探作业中，必须对钻孔涌水的水量、水压、水质等进行实时分析。如果钻孔水量、水压较高，说明前方地质体富水性较强。要尽快停止钻进，准确记录钻孔深度、出水位置;同时固定钻杆，制定科学的地下水疏放方案，及时疏放含水体中的地下水，防止水害事故的发生。定向钻探作业完成后，工作人员需对钻孔相关数据和施工情况进行分析研究，重点加强涌水量变化较大层段观测分析。如果水量持续增大，需要对含水体的体积和范围进行调查研究，并记录详细信息。如果定向钻探作业已经到达目标层位，完成了勘探任务，需要及时用预先配置好的材料填充钻孔及孔内裂隙，避免后期采掘过程中出现突水，并且要验证封孔质量，确保止水效果达到要求。在混凝土灌浆封孔过程中，注浆压力必须达到设计要求，确保灌浆到位。

4井下水害物探异常区的验证

煤矿应当查明井田范围内地下水的分布范围与赋存情况，包括地下水的位置、形成时间、范围、层位、水量、补给源等。针对老空开采不清楚，积水不明的区域，应综合利用钻探、物探、地球化学探矿等技术进行勘察，编制矿井水危害评价报告，根据老空水分布情况及威胁程度，制定老空水防治方案。（1）地面地球物理勘探可采用三维地震勘探等方法探测地下水分布情况。（2）井下物探可采用槽波地震勘探、瑞利波勘探、无线电波透视法（井下穿透）等探测地下水赋存情况;（3）物探及其他圈定异常应通过钻探方法验证;（4）通过水质化验等化学手段分析地下水的来源及补给情况。

煤矿应当根据勘探成果中地下水分布特点结合水害防控措施落实情况、采掘工作面受威胁程度等，编制水害普查论证报告并由煤矿企业总工程师组织审批。对于老空或其他地质异常体积水情况明确，通过注浆加固、疏干等方式能安全管控的区域可以划为可采区;对于以现有技术或资料无法探查清楚的区域，无法保证安全开采，必须留设防隔水煤（岩）柱，划为禁采区。煤矿要及时了解矿区内相邻矿井的开采动态和积水情况，并将其积水量、积水范围和防隔水煤（岩）柱留设等情况在矿井充水性图中准确绘制。在钻探施工时，相关设计图纸必须标明探水线、积水线、警戒线的位置。当积水区域有大量水源或有稳定补给源时，应优先考虑留设防隔水煤（岩）柱;当积水区域积水量少或没有稳定的补给水源时，应积极选择疏干排水方式;对未积水但存在补给水源的积水区域，应采取注浆封堵补给通道或修建防水闸墙等隔离措施。疏放老空积水或其他地质异常体积水时，定向钻进可以准确高效的进入地下水体，通过调整钻孔位置及深度等钻孔参数达到控制放水量的目的，确保矿井排水能力满足要求，在疏放水过程中，详细记录出水量和水压的动态变化，并可以根据现场实际情况及时在孔内调整钻孔轨迹，安全且高效。放水完成后，将放水量与估算的蓄积水量进行比较，同时通过定向钻孔和地球物理方法检查放水效果，确保已疏干。

5结语

综上所述，运用石油工程成熟的定向钻进技术和相应工艺能极大解决煤矿地质防水领域遇到的多变性、复杂性问题，在工具有限运用和工时最优前提下进行安全生产。而定向钻进技术也需要依据煤矿开采行业的进步与发展进行改进升级，将现有设备进行简化和小型化。通过煤炭领域不同成本配给下的定向钻进工艺运用，可以获取更多利润空间，弥补定向钻进技术发展领域的研发费用，为更多工程最优解提供科学可行的方案。

参考文献

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