定向钻探技术在煤矿探放水施工中的应用

用

摘要：近几年来， 随着中国对能源需求量的增大， 煤矿开采深度逐渐增加。从煤炭开采本身出发进行分析，引起煤炭事故之一的水害主要原因有：水文因素和操作因素。水文因素属于自然因素，随着降水量的不断增加，环境发生着改变，造成地下含水量越来越多，直接影响煤矿开采的效率和进度；操作因素属于人为因素，在实际工程开展过程中，施工人员的操作方法不当，导致安全事故发生的概率大大增加，明确事故发生的原因之后，就要采取相应的解决办法。本文主要对定向钻探技术在煤矿探放水施工中的应用进行论述，详情如下。

关键词：定向钻探技术；煤矿探放水；施工应用 引言

随着我国经济社会的不断发展，煤炭需求越来越多，煤炭开采事故时有发生。定向钻探技术主要指采用千米专用钻机进行积水区钻孔定向施工，钻孔在施工过程中利用钻机螺杆马达提供动力，控制螺旋杆旋转，在钻探期间可通过旋转螺旋杆弯角实现钻孔拐弯施工，同时在钻孔施工期间利用钻机随钻的测量系统对钻孔施工进度、轨迹、方位角进行实时测量，从而保证钻孔按指定方向进行钻进。

1定向钻进技术的应用优势

在煤矿地质防治水工作中，可根据因地制宜的原则采用定向钻进技术，以便提高煤矿地质防治水工作的质量，高效开展工作。在煤矿工程现场调查中，若能够合理应用定向钻技术，可对煤矿所在地层做相应的分析，掌握具体情况。例如，计算地层的三维坐标数据，明确地层的分布特点，也可在构造点的钻孔内部增设适量的分支孔。在此基础上，应用定向开分支技术，经计算后明确具体点位的三维坐标。在获得一系列坐标数据后，更有利于相关工作人员勘察煤矿作业现场，掌握实际地质条件和水文条件，从而进行决策，以科学的方法推进煤矿开采工作。

此时，煤矿开采具有针对性，不存在盲目开采的问题，自然有利于规避安全隐患。总体来看，在煤矿地质防治水工作中应用定向钻技术后，可达到筑安全、保质量、增效率等多重效果。

2定向钻探技术在煤矿探放水施工中的应用 2.1定向钻探注浆技术水害防治

定向钻探技术在煤矿探放水施工中的应用之一是定向钻探注浆技术水害防治。从煤矿开采形式来看，如果在煤层上方出现有湿地，那么发生水害的概率会大大增加，导致煤层开采质量和周期受到影响。将定向钻探注浆技术运用在井下，不仅可以有效阻断来水通道，而且还可以完成材料的运输，降低底板内的涌水量，增强顶风板的防水性，避免水体随着岩石渗漏在巷道中。另外，一般井下地质条件较为复杂，岩石层和矿石层很容易受外界来水的影响，而定向钻井技术可以加固煤层气底层的胶合板水位锁定，有效地加强底板厚度，防止底板出现渗漏，减少水害发生。在一定程度上，定向钻探注浆技术也契合环境发展理念，可以有效治理环境污染，解决在煤矿开采过程中遇到的各种环境问题，保护煤矿开采区域的环境质量。

2.2定向分支钻探注浆技术的应用

定向钻探技术在煤矿探放水施工中的应用之二是定向分支钻探注浆技术的应用。煤层底板突水事故是煤矿井下开采过程中常见灾害之一，特别是对水文地质条件复杂、井下涌水量大的矿井，底板突水问题严重威胁着矿井安全开采。因此，在煤矿井下开采过程中，必须提前采取有效的防治水措施来确保矿井安全开采。近年来，随着煤矿井下开采深度不断增加，防治水难度也在不断增大。

2.2.1配浆材料及分段钻井液设计

根据钻孔穿越地层的特点及钻孔结构条件，钻孔开始在冲积层中钻进时，因冲积层主要由黄土、黏土及薄层砾石组成，其岩性较软，在进行钻进作业过程中容易出现钻孔塌孔、泥土包裹钻头等现象。在薄层基岩中进行造斜钻进施工时，因基岩段的岩层主要由砂岩和砂质泥岩互层组成，而在顺层分支段进行钻进施工

时，因钻孔沿着灰岩顺层进行长距离钻进施工，以上情况均要求钻井液具有极高的流变、抑制和润滑性能。

2.2.2钻井液净化处理

采用三级净化工艺对钻井液进行净化处理，减少有害物质含量，确保钻井液性能稳定。

2.3定向钻进技术在煤矿地质勘查中的应用

定向钻探技术在煤矿探放水施工中的应用之三是定向钻进技术在煤矿地质勘查中的应用。定向钻进技术从引进到目前广泛应用，在进行探断层、探冲刷、探放水、小窑边界探测、顶板水压裂等工程时，该技术效果较好，能够定点高精度探测，且探测距离较远，相对传统工艺具有较大的优势，有效解决了煤矿安全生产工作中的一些难题。实际施工中也存在一些问题，需要在以后工作中不断改进和完善。随钻测量系统参数依靠磁偏角设定，而磁偏角随时在变化，对钻探精度有一定影响，特别是在开分支较多，倾角、方位角变化频繁时，大深度长距离施工时，对钻探精度影响较大;操作人员操作水平能力、经验不够容易造成钻孔轨迹起伏较大，达不到设计目的，造成无用进尺增加;煤岩层界面判别只能靠人眼观测返出煤岩的岩屑，推测见煤见岩深度，钻孔较深时，岩屑返出滞后，判定结果存在偏差，尤其对探放水工作进入破碎或见水易膨胀岩石，可能会造成卡钻等事故，带来经济损失。通过钻机装备性能水平的不断提升，定向钻进工艺技术的不断改进，定向钻孔轨迹误差控制技术的进步，通过钻测量系统与测井技术的结合，实时监测钻进过程中煤岩层界面等技术的发展，突破定向钻进技术存在的问题。

3在进行长定向钻工作时需要注意的事项

（1）在施工现场的综采深度在地下500m，导致地应力在地质结构和开采深度等条件的影响会变大，经常有卡钻、堵孔等现象出现在普通的钻机在钻进的过程中，导致钻孔不能使用。所以，施工至煤层内，并开孔把套管下好以后，使用带有定向的钻头，使其改变之前的轨迹到煤层下部的稳定煤体内，为其钻孔能够稳定性与稳固性提供保障，减少了可能出现塌孔的几率。（2）在使用定向钻具

进行钻进的时候，会有煤粉、岩粉产生，而且这两种粉尘极易把钻具给堵住，致使钻机长时间起钻，对钻进 的进度有很大影响，钻进过程中如遇垮孔或卡钻、水压突然升高等异常现象，应立即停钻，查明原因，根据情况采取相应的应对措施，必要时应将钻杆及时撤出至安全位置，严防钻杆卡在孔内。与之前固有的探放水工艺相比较，长定向钻探技术一次探测距离远，无需多次施工探放水硐室，还具有的特点方是方便操作、高的可控性与准确度，在开采比较深煤层时，由于地层所带来的压力、出现的塌孔、卡钻等状况都能够克服。

结语

总而言之，在煤矿工程开采中，以何种方式做好防治水工作显得尤为关键，其直接关乎煤矿开采的安全、效率、效益等方方面面。现阶段的煤矿防治水方法多样化，其中以定向钻探技术较为主流，能够充分反映作业现场的实际状况，以便工程人员采取针对性的防治水措施，从源头上消除水患，给煤矿开采工作的开展创设良好的条件，达到安全生产、高效生产的效果。

参考文献

[1]范天升.定向钻探技术在煤矿防治水中的应用分析[J].当代化工研究，2021（13）：68-69.

[2]王斌.煤矿防治水定向钻探技术应用分析[J].能源与节能，2021（8）：204-205.

[3]马鹏程.定向钻探技术在煤矿防治水中应用[J].煤矿现代化，2021（1）：42-44.

[4]梁玉柱.深井大应力长定向钻探技术在疏放老空水中的应用[J].煤炭科技，2020（4）：100-102.

[5]金伟.定向钻探技术在疏放老空水中的应用[J].煤炭科技，2020（2）：61-64.