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煤礦井下鉆孔孔斜一般規律分析
新聞作者:快訊編輯部  發布時間:2020-01-08  查看次數:  放大 縮小 默認
摘 要:煤礦井下常用鉆孔有:井下地質勘探孔、瓦斯抽放孔、探放水孔、注漿加固孔等。近年來《煤礦防治水細則》、《防治煤與瓦斯突出細則》的相繼推出,尤其是對探放水孔、瓦斯抽放孔管理更加嚴格和明細。明確要求要對鉆孔的軌跡進行測量,以確保各類鉆孔的成孔率、達標率。通過使用福州華虹智能科技股份有限公司自主研發生產的YZG6.4礦用本安型鉆孔軌跡測量儀,進行大量的實地測量、現場施工對煤礦井下探放水孔、瓦斯抽放孔的傾斜規律進行了分析研究。對煤礦井下施工各類鉆孔提出了指導意見。
1、YZG6.4礦用本安型鉆孔軌跡測量儀介紹
YZG6.4礦用本安型鉆孔軌跡測量儀是福州華虹智能科技股份有限公司采用九軸運動感測追蹤組件(三軸互相垂直的加速度傳感器測傾角、距離,三軸互相垂直的磁阻傳感器測方位角,三軸互相垂直的陀螺儀輔助校正),利用捷聯慣導(SINS)系統原理(不依賴于任何外部信息、也不向外部輻射能量的自主式導航系統)進行自主研發的一款新型鉆孔軌跡測量儀。在軟件上,測量儀采用運動感測融合演算進行數據處理以及運動校正韌件進行數據校正,保證鉆孔軌跡的高精度,高穩定性及智能化,自動化。
2、煤礦井下鉆孔孔斜一般規律分析的必要性
煤礦為防治瓦斯、水害、頂板冒落等災害,鉆探作為最重要和最直接的勘探手段,鉆孔的重要性毋庸置疑。
由于鉆孔會發生傾斜現象,鉆探會誤導人的判斷,井下施工鉆孔,在打鉆施工上、鉆機設備上、客觀地質條件等方面因素影響下,鉆孔發生傾斜是不可避免的。
鉆孔發生傾斜誤導判斷的主要危害有:在構造探測、探放水、瓦斯抽放、采空區探測、頂板探測等方面,孔斜會造成構造的定性、定量分析、積水區位置、瓦斯抽放層位、采空區范圍、頂板結構等探測不準、造成誤判,進而造成事故的發生。
找出鉆孔發生傾斜的原因,總結出鉆孔孔斜的規律,在施工過程中盡量規避鉆孔孔斜的發生,提高鉆探質量,做到精準鉆探。對避免事故發生,確保安全生產,避免影響生產有著重大的意義。

3、各類鉆孔孔斜的一般規律
3.1 水平孔、近水平孔的鉆孔孔斜一般規律:
3.1.1在全煤層中鉆進時,由于鉆桿的自重原因,和正向旋轉的原因,鉆孔的一般傾斜規律為右偏及下偏。
3.1.2水平孔中遇到裂隙時,裂隙方向和孔向一致時,則鉆孔一般延裂隙方向彎曲。
3.1.3水平鉆孔遇到破碎帶時,會向孔隙率高的方向偏斜。
3.2 穿層孔的孔斜一般規律:
3.2.1從軟巖層向硬巖層穿時,在進入硬巖層之前會向較軟巖層偏。穿層孔從軟巖層向硬巖層穿,在進入硬巖層之后會向較硬巖層偏。
3.2.2鉆孔穿過的巖層越破碎,裂隙越發育,鉆孔偏斜越嚴重,而且偏斜方向不確定性越大。
4、各類鉆孔孔斜的發生原因分析
4.1 硬件設備及施工流程原因
4.1.1 鉆機安裝原因
鉆機安裝時候不符合規程要求,鉆孔開孔是保證鉆孔是否符合要求的關鍵所在,每個鉆孔開孔前必須要保證鉆機安裝平穩,必要時需要澆筑底座,使天車、立柱、孔位三點呈一線。
4.1.2 鉆機固定原因
鉆機機座安裝不牢固,立柱安裝不標準。在打鉆過程中,鉆機加壓后鉆機很可能會發生位移,使鉆桿方向發生變化。
4.1.3 鉆機本身質量原因
目前國內鉆機本身的質量原因也是很重要的原因,部分鉆機的夾持器不穩定,加壓力度,各個部件之間連接不牢固,都會使鉆桿發生傾斜,最終導致鉆孔發生傾斜。
4.1.4 施工人員的操作不當
煤礦井下工人為了追求鉆孔的進尺問題,經常加大壓力,會引起鉆桿壓力過大,緊貼鉆孔內一側,此時偏倒角達到最大,摩擦阻力也達到最大,會直接導致鉆桿向自身軸線自傳向此方向鉆進,不僅會使鉆孔發生嚴重傾斜,更容易是鉆桿損壞,造成斷鉆桿等事故。
4.1.5 鉆孔用水壓問題
正常鉆進過程中,如果使用水力排渣,如果水壓不夠,可能會導致部分煤渣排除不順、不完全,會使鉆桿逐漸向煤渣排出較多的空位傾斜。
4.1.6 鉆具本身的原因
鉆頭質量不過關,鉆頭不鋒利鉆進不動的時候,由于有鉆進的壓力存在,鉆頭會向任意方向傾斜;鉆桿質量不過關,在鉆進過程中鉆桿會發生彎曲,最終導致鉆頭的傾斜方向發生改變。
4.2 煤礦地質條件因素
4.2.1 地層因素
煤礦井下的煤層、頂板、底板、夾矸等軟硬不一,并且變換頻繁,當鉆進以銳角透過軟硬巖石界面,從軟巖層進入到硬巖層時,由于軟硬部分抗破碎阻力不同,使鉆孔朝著垂直于層面的方向彎曲;而從硬巖進入軟巖時,則鉆具軸線有偏離層面法線方向的趨勢。
4.2.2 地質異常體的因素
煤礦井下煤層中會有大量的地質異常體的存在,包括斷層、陷落柱、裂隙帶、破碎帶、采空區、火燒區等等,鉆孔的鉆進軌跡會通過各種地質異常體,由于空隙、軟硬程度的不一致性,很容易導致鉆孔發生傾斜。
5、鉆孔孔斜的預防
5.1 鉆機安裝和調試
安裝鉆機一定要符合操作規程,地基要求平整,鉆機底座要水平、穩固,立柱安裝規范,鉆機整體固定要符合標準。
5.2 鉆孔施工
施工過程要嚴格按照鉆機的操作說明,壓力適中、水壓正常、鉆進速度適中、需要特殊異常體后要保持低鉆速、低鉆壓。鉆進前要先空轉排渣一定時間。
5.3 鉆孔孔斜測量
按照規程要求進行鉆孔孔斜的測量,并分析同一組煤層中的鉆孔傾斜規律,及時調整開孔方位角和傾角。
5.4 規程的完善
根據本礦的實際情況,制定合適的打鉆規程,不能只為了追求鉆孔的進尺而違章操作。
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