千米定向钻机探测陷落柱施工新技术-论文.pdf

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1、总第179期doi：10．3969／j．issn．1005—2798．2014．07．022千米定向钻机探测陷落柱施工新技术李刚(潞安集团李村煤矿建设管理处，山西长治046600)摘要：岩溶陷落柱在我国北方矿区分布广泛，如果不能及时掌握陷落柱的准确发育范围和富水性，在煤矿生产过程中往往会发生水害、顶板、瓦斯等事故灾害。利用千米定向钻机长距离定向钻进功能对陷落柱进行了探测，探索了提高陷落柱探测的准确性、缩短探测时间的新方法-2}。关键词：陷落柱；千米定向钻机；新技术中图分类号：TD327文献标识码：B文章编号：1005—2798(2014)07—005

2、2—0211m。钻场深度为5m，高度延煤层顶板向下4．5ill1项目概况与巷道等高，钻场底板用水泥硬化。钻场按照本次项目实施矿井位于山西潞安矿业(集团)《$301工作面运输巷施工作业规程及安全技术措有限责任公司的一个新建矿井，行政区划隶属山西施》对钻场进行支护。省长治市。该井田属华北型石炭二叠系煤田，井田钻场延帮设置管理牌板、专用电话、气水分离内3号煤层、15号煤层为全区稳定可采煤层。设计器、水池、泵窝、工具箱等生产辅助设施，钻场布置见生产能力为500万t／a。矿井采用立井单水平开拓图1方式．为承压开采矿井。区内分布大小陷落柱14个。该矿井$301工

3、作面切眼位置受地面三维地震勘探所解释的XL陷落柱影响，其发育范围及富水性直接影响到首采工作面切眼位置的设计．为进一步探明XL陷落柱发育边界，为切眼位置设计提供地质及水文地质依据，定于在$301工作面运输巷联图1钻场布置示意络巷内布置钻场．运用VLD一1000型深孔定向千米2．2钻孔设计参数钻机对其发育范围进行钻探探测。钻场布置探测孔3个，钻场东帮布置钻孔2个、VLD一1000型深孔定向千米钻机及其配套的南帮布置1个，由北向南依次为1号、2号、3号，每DDM—MRCCA钻进实时监控系统，不仅能实现长个钻孔设计1条分支。钻孔主孔顺煤层顶板钻进到距离钻进，

4、而且具有定向钻进功能．钻机过程中钻杆设计长度，分支在接近陷落柱边界后顺煤层钻进，钻不转动，钻头由中空钻杆中高压水驱动的驱动马达孑L布置见表1和图2。带动旋转。钻头能实时动态掌控钻机钻进方位及倾2．3主要施工工艺及作业要求角，并能够实现钻进方向的调节和定向钻进。此前1)安放钻机，调整钻机方位、倾角、高度至设广泛应用于高瓦斯煤层瓦斯钻孔施工。本次选用该计要求，打设地锚及帮锚固定钻机，钻机顶柱、底柱型钻机对陷落柱进行探测正是看重该型钻机的长距支撑牢靠。离定向钻进功能，以期实现远距离、精准定向探测的2)按照《煤矿防治水规定》，水头压力选取目的2．03．0MP

5、a，为确保安全，下设止水套管21m，并用425号水泥配水玻璃进行封孔注浆。2钻场及钻孔设计3)注浆完全凝固后，扫孔，进行耐压试验，试2．1钻场设计验压力为5MPa，试压持续时间不小于0．5h。套管1)钻场位于$301工作面运输巷850m东帮，无松动，周围煤岩无漏水，视为合格。钻场设计为梯形，钻场东帮长度为8m，开15长度为4)封孔耐压试验合格后．将控水阀门及防喷收稿日期：2014-04—10作者简介：李刚(1987一)，男，山西晋中人，助理工程师，从事煤炭防治水管理工作。52李刚：千米定向钻机探测陷落柱施工新技术试验第23卷第7期装置安装于孑L口法兰

6、处，并将孔口三通与气水分离经水质化验为顶板砂岩裂隙水。综合分析得出结器连接．排气口连接至瓦斯抽放管路．通过排污水箱论：该构造存在导水通道，岩性变化明显，剖面层位进行排渣、排水。判断非正常地层沉积，较原地面三维地震解释陷落5)孑L口装置及气水分离器安装完毕后插入柱边界向下偏移10m左右，陷落柱北部边界存在。钻杆开始钻进，直至达到预计深度。钻进过程中根3结语据设计要求及钻进情况及时留设分支点．主孔施工完毕退钻至预留分支点，打设分支孔。VLD一1000千米深孔定向钻机探测陷落柱新6)每钻进1根钻杆，用2条连接电脑的数据技术试验在本次探测过程中取得成功，初步

7、圈定该线与钻杆尾部连接起来，黑接头接钻杆外壳，红接头陷落柱北部边界范围，为切眼布置提供了地质资料。接钻杆内芯，孔内测量的数据传输到电脑，每钻进本次探测过程中．钻机最远钻进距离在240m3m测量保存1次，适时根据测量的数据调整弯头，左右，提前切眼设计位置240m，使得巷道掘进与陷实现定向钻进。落柱探测能够平行作业，保证了在巷道掘进到位后7)钻进过程中需密切关注钻机压力表组．指能及时根据钻探结果转向切眼掘进，避免窝工现象示异常时，需及时停止钻进，退出钻头及驱动马达一发生；该型钻机的定向钻进功能为本次探测提供了定距离，分析异常原因，再决定是否钻进。极大帮助

8、，定向钻进能够实时掌握钻机的钻进方位，表1钻孔设计参数准确控制钻孔钻进方向。通过钻进过程中的倾角变化，实时生