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前言
钻孔施工是井下瓦斯治理、防治水、地质勘探等工作开展的基础性工作。由于受地质构造、煤层赋存条件、钻机性能、测量偏差等影响，钻孔的实际轨迹与设计轨迹存在偏差，为了更好地促进矿井安全生产，需要控制偏差并掌握钻孔轨迹，对钻孔施工效果给予客观评价。
本工程就是对甘肃某矿2804工作面地质钻孔轨迹进行测量和评价分析，为钻孔施工质量的评价和改进提供依据。
1 工程概况及测量任务
1.1 项目概况
项目地点为甘肃某矿2804工作面，需对2804工作面回风顺槽内地质勘探钻孔轨迹进行测量。本次使用钻孔轨迹测量技术，测量10个地质勘探钻孔轨迹，为2804工作面探测区回采煤柱内的构造及煤岩层赋存给出测量报告，为进一步2804工作面切眼施工提供测量依据。
1.2 测量任务
根据任务要求，本次共计测量10个2804工作面回风顺槽内地质勘探钻孔轨迹并给出各个钻孔的测量轨迹报告。
2 工作面概况
某矿首采2804工作面回风顺槽位于井田南翼Ⅱ盘区，设计长度为4617.4m，巷道方位为165°。北部为东翼三条大巷及Ⅳ盘区东翼工作面；西部为井底水仓、变电所及Ⅱ盘区西翼、Ⅰ盘区工作面；东部为Ⅱ盘东翼、Ⅲ盘区工作面。地表标高+1012m～+1208m，地势较复杂，对应地面有耕地、村庄，无老窑和其它大型建筑物。
3 2804工作面两顺槽构造赋存及本次钻孔设计情况
3.1 2804工工作面两顺槽构造赋存
3.1.1 运输顺槽构造赋存情况
截止12月31日，2804工作面运输顺槽已掘至1982.5m(自东辅运大巷右帮起算)，顺槽施工区煤层倾角1°～8°，煤厚5.8m～20m，煤层走向137°。自开口以来共揭露断层5条、向斜1条，具体为：
(1)揭露断裂构造情况
在运输顺槽85.5m处揭露F22正断层，走向81°，落差18m；在运输顺槽287.8m处揭露F23正断层，走向121°，落差0.5m，向2805工作面延伸；在运输顺槽1845.5m处揭露DF11逆断层，走向180°，落差8-10m，该断层断裂面自1883m右帮延伸至2804工作面回采煤柱。在1892.5m右帮腰线至顶板揭露F27正断层，断层面倾角80°，走向160-170°落差3-6m，在巷道右帮延伸至1951m处时，自巷道右帮延伸至2804工作面煤柱内；在1909m处揭露DF14断层，走向220°，落差8-10m，DF11与DF14、F27为相贯通的一组断层,导致运输顺槽自1708.5m在巷道左侧顶板以上煤层出现夹矸异常，夹矸赋存极不稳定，夹矸层位变化较大，该构造已伴随巷道掘进延伸274m，因临近断裂面，巷道内煤岩层松软错乱，对施工影响较大,目前运输顺槽巷道受构造影响，煤层倾角较大，为+9.5°断面内已全为浅灰色细砂岩，巷道顶板1.5m以上为8煤层，厚度15m，含多层不规则夹矸。
(2)揭露褶曲构造情况
在1302m处揭露北咀河滩里向斜轴，标高为+206.3m。通过揭露情况判定，该向斜为一轴部宽缓，两翼倾角3°～8°的相对平缓的褶曲构造。北翼因与罗家堡大背斜相连，倾角最大8°，对煤层沉积影响较大，煤层厚度为5.8m，南翼相对平缓，倾角最大3°，南翼位于井田沉积盆地深处，对煤层沉积影响较小，煤厚基本控制在20m左右。
(3)工作面前方构造发育情况根据三维地震资料显示2804工作面开切眼附近赋存DF13逆断层，走向255，落差0-10m，且DF13与DF11、DF14断层为相贯通成组发育的构造。位置如图。
3.1.2 回风顺槽构造赋存情况
截止12月31日，2804工作面回风顺槽已掘至2112.5m(自东辅运大巷右帮起算)，顺槽施工区煤层倾角1～8°，煤厚9.7～20m，煤层走向137°。自开口以来共揭露断层2条、向斜1条，具体为：
(1)揭露断裂构造情况
在回风顺槽63.1m处揭露F22正断层，走向81°，落差18m；在回风顺槽739.1m处揭露F24正断层，走向80°，落差2.92m，向2804工作面回采煤柱内延伸。
(2)揭露褶曲构造情况
在1157.5m处揭露北咀河滩里向斜轴，标高为+194.2m。通过揭露情况判定，该向斜为一轴部宽缓，两翼倾角3°～8°的相对平缓的褶曲构造。北翼因与罗家堡大背斜相连，倾角最大8°，对煤层沉积影响较大，煤层厚度为9.7m，南翼相对平缓，倾角最大3°，又因南翼位于井田沉积盆地深处，对煤层沉积影响较小，煤厚基本控制在20m左右。相比运输顺槽，向斜对回风顺槽煤层影响相对较小。
3.2 2804工作面运输顺槽近期探测情况
自运输顺槽1708.5m左侧顶板出现夹矸异常后，除日常10m/每次的顶底煤探测外，共组织3次较大规模的探测，具体为1845.5m，1908.5m，1923.5m处共施工有效孔12孔，钻进进尺432m，受DF11、DF14、F27断层走向与巷道走向相近影响，在破碎带内钻探效果十分有限，经常出现卡钻、丢钻杆、堵钻杆、或煤岩层错乱无序，无法分析的情况，对掘进指导意义不大。为此计划在2804工作面回风顺槽掘至2110m时停止掘进，在回风顺槽左帮选择合理位置，向运输顺槽布设钻孔，进行探测。
3.3 2804工作面回风顺槽钻孔设计
本次钻探在2804工作面回风顺槽1825.5m-2112.5m段先设计5孔，后增加3孔，旨在从回风顺槽打向运输顺槽探明回采煤柱内煤层及构造赋存情况，具体设计如下：
5-1#孔测斜成果(部分)
实测轨迹基本平缓，水平方向上偏差不大，垂直方向上钻孔一直平缓向上偏斜。
1#孔测斜成果(部分)
实测轨迹中水平方向上基本平缓，垂直方向上在150米后开始上扬至终孔。终孔位置在运输顺槽顶板上19m位置。
实测轨迹中水平方向上190米处开始出现偏差异常，钻孔向左偏斜，240处有跳点，此范围可能有构造异常。
垂直方向上180米处开始向上偏移，215米左右开始向下偏移加大。
终孔位置在运输顺槽底板下3m位置。
实测轨迹中水平方向上平缓向左偏差，垂直方向上从90米处开始大幅上扬至终孔。
本孔施工至207m处时打不动。
实测轨迹中水平方向上钻孔持续向右偏移。垂直方向上钻孔在15米左右开始下偏，至90米处开始向上偏至终孔。
实测轨迹中水平方向上由于开孔时方位角误差较大，水平方向上钻孔持续向右偏移。垂直方向上小幅上扬至终孔。
6 钻孔轨迹偏斜原因分析
6.1 钻孔开孔方位角与设计偏差过大
本次测量的1#孔、2#孔、加#孔、5-4#孔、6#孔、7#孔，终孔水平偏差均过大，主要原因是开孔时候的方位角与设计方位角偏差过大导致，建议矿方以后进行钻孔施工时候使用钻孔定向仪或者严格设定打钻开孔方位。
6.2 开孔倾角设计不合理
根据本次测量轨迹总结，开孔倾角设置在3-5°之间最为合理。
6.3 地质客观原因
由于钻孔在煤层内会因为地质条件因素发生偏移，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；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。
建议矿方采用：高转速、低推力的慢速钻进方式。
6.4 钻机原因
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。
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。
6.5 钻进工艺
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。
7 建议
本次对甘肃某矿2804工作面回风顺槽内地质勘探钻孔轨迹进行测量。于2019年12月27日至2020年1月3日进行了井下数据采集工作，现已完成十个钻孔的测量数据处理，并提交各个钻孔的测量轨迹报告。
根据实际打钻情况、测斜资料、地质情况综合分析，建议将切眼开口位置后退88米，减少共计430米的无效进尺，避免旧切眼位置全岩石贯通后产生重大隐患，对回采产生重大影响。
另外为尽可能客观、科学的分析预判2804工作面探测区回采煤柱内的构造及煤岩层赋存，矿方技术人员应利用实际揭露及本次探测结果得出了一些基于已知资料的预判，但是受远距离探测结果存在多解影响，还需矿方技术人员随着巷道掘进，进一步排除多解，还原构造及煤岩层真实赋存。
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