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煤矿井下钻孔孔斜一般规律分析
新闻作者:快讯编辑部  发布时间:2020-01-08  查看次数:  放大 缩小 默认
摘 要:煤矿井下常用钻孔有:井下地质勘探孔、瓦斯抽放孔、探放水孔、注浆加固孔等。近年来《煤矿防治水细则》、《防治煤与瓦斯突出细则》的相继推出,尤其是对探放水孔、瓦斯抽放孔管理更加严格和明细。明确要求要对钻孔的轨迹进行测量,以确保各类钻孔的成孔率、达标率。通过使用福州华虹智能科技股份有限公司自主研发生产的YZG6.4矿用本安型钻孔轨迹测量仪,进行大量的实地测量、现场施工对煤矿井下探放水孔、瓦斯抽放孔的倾斜规律进行了分析研究。对煤矿井下施工各类钻孔提出了指导意见。
1、YZG6.4矿用本安型钻孔轨迹测量仪介绍
YZG6.4矿用本安型钻孔轨迹测量仪是福州华虹智能科技股份有限公司采用九轴运动感测追踪组件(三轴互相垂直的加速度传感器测倾角、距离,三轴互相垂直的磁阻传感器测方位角,三轴互相垂直的陀螺仪辅助校正),利用捷联惯导(SINS)系统原理(不依赖于任何外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统)进行自主研发的一款新型钻孔轨迹测量仪。在软件上,测量仪采用运动感测融合演算进行数据处理以及运动校正韧件进行数据校正,保证钻孔轨迹的高精度,高稳定性及智能化,自动化。
2、煤矿井下钻孔孔斜一般规律分析的必要性
煤矿为防治瓦斯、水害、顶板冒落等灾害,钻探作为最重要和最直接的勘探手段,钻孔的重要性毋庸置疑。
由于钻孔会发生倾斜现象,钻探会误导人的判断,井下施工钻孔,在打钻施工上、钻机设备上、客观地质条件等方面因素影响下,钻孔发生倾斜是不可避免的。
钻孔发生倾斜误导判断的主要危害有:在构造探测、探放水、瓦斯抽放、采空区探测、顶板探测等方面,孔斜会造成构造的定性、定量分析、积水区位置、瓦斯抽放层位、采空区范围、顶板结构等探测不准、造成误判,进而造成事故的发生。
找出钻孔发生倾斜的原因,总结出钻孔孔斜的规律,在施工过程中尽量规避钻孔孔斜的发生,提高钻探质量,做到精准钻探。对避免事故发生,确保安全生产,避免影响生产有着重大的意义。

3、各类钻孔孔斜的一般规律
3.1 水平孔、近水平孔的钻孔孔斜一般规律:
3.1.1在全煤层中钻进时,由于钻杆的自重原因,和正向旋转的原因,钻孔的一般倾斜规律为右偏及下偏。
3.1.2水平孔中遇到裂隙时,裂隙方向和孔向一致时,则钻孔一般延裂隙方向弯曲。
3.1.3水平钻孔遇到破碎带时,会向孔隙率高的方向偏斜。
3.2 穿层孔的孔斜一般规律:
3.2.1从软岩层向硬岩层穿时,在进入硬岩层之前会向较软岩层偏。穿层孔从软岩层向硬岩层穿,在进入硬岩层之后会向较硬岩层偏。
3.2.2钻孔穿过的岩层越破碎,裂隙越发育,钻孔偏斜越严重,而且偏斜方向不确定性越大。
4、各类钻孔孔斜的发生原因分析
4.1 硬件设备及施工流程原因
4.1.1 钻机安装原因
钻机安装时候不符合规程要求,钻孔开孔是保证钻孔是否符合要求的关键所在,每个钻孔开孔前必须要保证钻机安装平稳,必要时需要浇筑底座,使天车、立柱、孔位三点呈一线。
4.1.2 钻机固定原因
钻机机座安装不牢固,立柱安装不标准。在打钻过程中,钻机加压后钻机很可能会发生位移,使钻杆方向发生变化。
4.1.3 钻机本身质量原因
目前国内钻机本身的质量原因也是很重要的原因,部分钻机的夹持器不稳定,加压力度,各个部件之间连接不牢固,都会使钻杆发生倾斜,最终导致钻孔发生倾斜。
4.1.4 施工人员的操作不当
煤矿井下工人为了追求钻孔的进尺问题,经常加大压力,会引起钻杆压力过大,紧贴钻孔内一侧,此时偏倒角达到最大,摩擦阻力也达到最大,会直接导致钻杆向自身轴线自传向此方向钻进,不仅会使钻孔发生严重倾斜,更容易是钻杆损坏,造成断钻杆等事故。
4.1.5 钻孔用水压问题
正常钻进过程中,如果使用水力排渣,如果水压不够,可能会导致部分煤渣排除不顺、不完全,会使钻杆逐渐向煤渣排出较多的空位倾斜。
4.1.6 钻具本身的原因
钻头质量不过关,钻头不锋利钻进不动的时候,由于有钻进的压力存在,钻头会向任意方向倾斜;钻杆质量不过关,在钻进过程中钻杆会发生弯曲,最终导致钻头的倾斜方向发生改变。
4.2 煤矿地质条件因素
4.2.1 地层因素
煤矿井下的煤层、顶板、底板、夹矸等软硬不一,并且变换频繁,当钻进以锐角透过软硬岩石界面,从软岩层进入到硬岩层时,由于软硬部分抗破碎阻力不同,使钻孔朝着垂直于层面的方向弯曲;而从硬岩进入软岩时,则钻具轴线有偏离层面法线方向的趋势。
4.2.2 地质异常体的因素
煤矿井下煤层中会有大量的地质异常体的存在,包括断层、陷落柱、裂隙带、破碎带、采空区、火烧区等等,钻孔的钻进轨迹会通过各种地质异常体,由于空隙、软硬程度的不一致性,很容易导致钻孔发生倾斜。
5、钻孔孔斜的预防
5.1 钻机安装和调试
安装钻机一定要符合操作规程,地基要求平整,钻机底座要水平、稳固,立柱安装规范,钻机整体固定要符合标准。
5.2 钻孔施工
施工过程要严格按照钻机的操作说明,压力适中、水压正常、钻进速度适中、需要特殊异常体后要保持低钻速、低钻压。钻进前要先空转排渣一定时间。
5.3 钻孔孔斜测量
按照规程要求进行钻孔孔斜的测量,并分析同一组煤层中的钻孔倾斜规律,及时调整开孔方位角和倾角。
5.4 规程的完善
根据本矿的实际情况,制定合适的打钻规程,不能只为了追求钻孔的进尺而违章操作。
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