复杂地质条件下施工长距离放水钻孔的实践_陈霆.pdf

复杂地质条件下施工长距离放水钻孔的实践 陈 霆 ， 张晓晴 ， 张永刚 （微山崔庄煤矿有限责任公司 ，山东 济宁 277606 ） 摘要 为持续推动我矿科技进步， 稳步推进 “科技强安、 科技增效” 工作， 减少抽、 排水次数及人员设 备的浪费， 实现一水平运输大巷皮带机尾沉淀池生产污水的自动排出， 决定在一水平运输大巷 （轨运 皮带机尾联络巷 ） 导 K点前 5m处设计两放水孔， 将积水直接排至四采区轨道下山水仓。本文就复杂 地质条件下施工长距离放水钻孔技术的改进与完善作了分析，愿为今后此等条件下的钻孔施工提供 借鉴。 关键词 复杂地质条件； 长距离； 放水钻孔； 技术分析 中图分类号 TD82文献标志码 A文章编号 1009- 0797 （2019 ） 03- 0027- 04 Practice of long-distance construction water drainage drilling under complicated geological conditions CHEN Ting , ZHANG Xiaoqing , ZHANGYonggang （Weishan CuizhuangCoal Mine Co., Ltd. , Jining 277606 , China ） Abstract In order to continuously promote the scientific and technological progress of mines, we will steadily promote the work of “scientific and technologically strong, science and technology to increase efficiency“, reduce the number ofpumping, drainage and waste of personnel e- quipment, and realize the automatic discharge ofsewage fromthe tailingtank ofa horizontal transport roadway. It is decided to design two wa- ter discharge holes at the 5m front of the guide point in the horizontal transportation alley rail conveyor belt tail contact lane, and discharge the accumulated water directlytothe mountain water storage bin under the track ofthe four miningareas. This paper analyzes the improvement and improvement of long- distance discharge drilling technology under complex geological conditions, and is willing to provide reference for drillingconstruction under these conditions in the future. Key words complexgeological conditions ; longdistance ; water drainage ; technical analysis 1设计方案及技术保障 1.1设计方案 为使一水平运输大巷皮带机尾沉淀池污水能 自行流出， 减少抽、 排水次数及人员设备的浪费。 在一水平运输大巷 （轨运皮带机尾联络巷） 导 K 点前 5m处设计两放水孔， 将积水直接排至四采区轨 道下山临时水仓。具体设计和布置情况如图 1 所示。 图 1一水平运输大巷至四采区轨道下山放水孔 设计平剖面图 1） 钻孔个数及钻孔位置。本次设计钻孔共 2 个， 位置导 K 点前 5m。 2） 钻孔几何要素。1 钻孔 平距 126.20m 、斜 距 126.22m、 方位 303、 倾角 - 1；2 钻孔 平距 126.93m 、斜距 126.95m、 方位 302、 倾角 - 1 3）钻探设备。 钻机ZDY1900S 型； 动力 37kW 防爆电机一台； 钻杆 φ63.5mm、 130m 4） 排水系统。一水平运输大巷迎头→一水平轨 运皮带机尾联络巷→一水平轨道大巷→中央水仓 5） 钻孔施工工艺设计。开孔用 φ75mm 钻头钻 进至设计位置。 然后依次用 φ94mm 和 φ133mm 钻 头扩孔至设计位置。 6） 安全技术要求。打钻地点必须安设专用电话 和照明， 清理加固巷道， 安装好水泵和排水管路。探 放水工要贯彻好规程， 钻探时要有专职瓦检员在场 检查瓦斯。施工时严格按照 煤矿安全规程 和 煤 矿安全操作规程 和 一水平运输大巷至四采区轨 道下山排水孔设计 的要求施工， 严禁违章作业。 1.2技术保障 为减小一水平运输大巷至四采区轨道下山导 煤矿现代化2019 年第 3 期总第 150 期 27 ChaoXing 线的引点误差， 防止因导线的引点误差而造成的钻孔 终孔位置较设计出现较大偏移， 对一水平运输大巷与 四采区轨道下山的相关导线点进行联测； 现场施工时 地测科要选派测量骨干对开孔的方位、 倾角进行准确 标定并跟班， 在施工时及时检校钻杆的方位、 倾角， 确 保钻孔开孔位置与方位及钻孔终孔位置和设计一致。 掘三工区对一水平运输大巷机尾沉淀池底进行混凝 土浇筑， 施工时严格按照地测科所定腰线施工， 确保 一水平运输大巷机尾沉淀池底浇筑混凝土的平整度， 最大限度的减小施工现场对钻机稳定性的影响。 2未透钻孔的技术数据 根据设计要求及矿总工办的指示， 地测人员现 场跟班，钻探人员严格按照设计进行钻探施工， 但 是施工的 3 个钻孔 （均为设计中的 2 孔） 均未与四 采区轨道下山贯通， 其技术数据如下 1 孔 倾角 - 1， 方位 302。4m 黑矸 15m 白砂岩 4.5m 岩 3.5m 煤 105m 泥岩 （黑矸） ， 孔深 132m。 2 孔 倾角 015′， 方位 30150′。6m 黑 矸 14m 白砂岩 2m 煤 5m 黑矸 4m 白砂岩 54m 泥岩 （黑矸） 5m 硬岩 12m 白砂岩 23m 灰砂岩 25m 煤 4m 岩， 孔深 154m。 3 孔 倾角 - 2, 方位 305。 29m 岩 2.5m 煤 122m 岩 23m 煤 （钻机压力大，打不动） , 孔深 176.5m。 3钻孔未透原因的查找与分析 影响钻孔施工精度的因素不外乎开孔标定技 术数据误差大、 施工人员的人为因素、 钻机自身因 素、 地质条件因素四个方面， 我们按照以上述四个 方面逐一进行查找与分析。 3.1标定数据误差因素 对原联测的相关导线点再次进行实测， 避免引 设导线误差引起的标定误差， 如图 2 所示。 测得 α3-K1302 00′ 09″ ， 原 α3-K1302 00′09″，误差 0000′09″， △H14.236m,原 △H14.229m, 符合煤矿测量规程的技术要求； α3-K230150′11″，原 α3-K230200′09″， 误 差 0000′11″， △H24.139m,原△H24.143m,符 合煤矿测量规程的技术要求； α3-K330500′ 00″，原 α3-K330459′53″，误差 0000′ 07″， △H34.206m,原△H24.211m,符合 煤矿测量 规程 的技术要求。并对工程标定解算台账进行反 复检校， 未发现错误。可排除标定数据误差影响因 素。 图 2一水平运输大巷至四采区轨道下山放水孔导 线引设平面图 3.2施工人员的人为因素 在实际施工过程中， 选调施工经验丰富、 责任 心强的人员进行施工， 岗前认真组织学习 一水平 运输大巷至四采区轨道下山排水孔设计 及相关技 术要求， 施工中每钻进 10m 检校一次钻杆的钻进方 位与倾角，认定施工人员的人为因素影响较小， 可 排除。 3.3钻机自身因素 在施工前， 对使用钻机的各项性能指标进行了 全面检查， 均能达到该工程要求， 而且钻场外部环 境对其性能不构成影响， 根据以往施工钻孔技术数 据 - - ZDY1900S 型 全 液 压 钻 机 配 合 φ63.5mm、 φ75mm 钻头，同一岩层中百米钻进下沉量为 0.8m 左右，本设计最远距离为 126.93m，共计下沉 1.1m， 在设计时已考虑， 留出了足够的多余量， 应能 与四采区轨道下山临时水仓贯通。认定钻机自身因 素不是未形成透孔的原因， 可排除。 3.4地质条件因素 井下地质条件复杂多变， 各岩层的软硬程度不 一， 肯定对钻进存在一定的影响， 本次施工的钻孔 要先后通过泥岩、 粉质砂岩、 泥岩、 煤、 碳质泥岩， 其 究竟能构成多大的影响， 实属未知， 需对其进行分 析并进行相关的借鉴。 3.4.1现有技术数据分析 1 孔 设计值应在施工至 111m 处时见煤， 钻探 约 16m 煤后透， 实际未见煤， 钻孔全长 132m,若在 煤矿现代化2019 年第 3 期总第 150 期 28 ChaoXing 132m 处见煤， 见煤点处高程与设计高程低 5m,钻孔 下沉 210′， 左偏 405′。 详见图 3、 图 4 （2 孔、 3 孔同） 。 2 孔 设计值应在施工至 100m 处时见煤， 实际 在 125m 处见煤， ，见煤点处高程与设计高程低 6m, 钻孔下沉 244′， 左偏 426′。 3 孔 设计值应在施工至 126m 处时见煤， 实际 在 153.5m 处见煤， ，见煤点处高程与设计高程低 5m,钻孔下沉 220′， 左偏 436′。 图 3一水平运输大巷至四采区轨道下山放水孔 设计剖面图 图 4一水平运输大巷至四采区轨道下山放水孔 见煤点平面图 3.4.2经验借鉴 根据高靖学同志在 ZDY4000L/F 钻机在煤层钻 进中钻头与钻杆下沉量的测量研究 一文中得出的 结论 ZDY4000 系列履带式钻机在倾角小于 90、 钻距小于 160m 的钻进过程中，钻头与钻杆自身下 沉 量 不 足 1％ 。 与 我 们 在 实 际 工 作 中 得 出 的 ZDY1900S 型 全 液 压 钻 机 配 合 φ63.5mm 钻 杆 、 φ75mm 钻头，同一岩层中百米钻进下沉量为 0.8m 左右一致。可作为施工经验进行借鉴。本次施工的 钻孔要先后通过泥岩、 粉质砂岩、 泥岩、 煤、 碳质泥 岩， 地质条件复杂， 钻机较 ZDY4000 系列履带式钻 机性能差， 可将下沉量适当调大至 2％。 由上述分析不难得出以下结论 复杂的地质条 件是造成此次施工钻孔未透的主要原因， 其对钻进 方位与钻进倾角均有较大影响。对本次施工的影响 如图 5 所示。 图 5地质条件对钻杆钻进影响示意图 4施工方案的变更与效果 通过以上分析， 原设计需要调整 将钻进方位 向右调整 430′， 钻进倾角向上调整 225′， 具 体如下。见图 6、 图 7。 4 孔平距 167.09m 、斜距 167.19m、方位 308、 倾角 - 200′； 5 孔平距 160.15m 、斜距 160.28m、方位 307、 倾角 - 220′。 图 6一水平运输大巷至四采区轨道下山 4、 5 放水孔设计平面图 图 7一水平运输大巷至四采区轨道下山 4、 5 放水孔设计剖面图 实际施工钻孔技术数据如下 4 孔 方位 308， 倾角 - 200′， 28m 岩 3m 煤 128.5m 岩 8.5m 煤， 透， 透孔距底板 0.5m， 孔深 168m。 5 孔方位 307，倾角 - 220′，21.5m 岩 4m 煤 104.5m 岩 31m 煤， 透， 透孔距底板 1.2m， 孔深 161m。见图 8。 4 孔与 5 孔的精准透孔，有力的说明了对钻 孔相关技术数据调整的正确性， 可作为以后施工类 似钻孔的有力依据。 煤矿现代化2019 年第 3 期总第 150 期 29 ChaoXing 图 8一水平运输大巷至四采区轨道下山 4、 5 放水孔透孔位置示意图 5结束语 通过以上两组钻孔设计与施工效果的比较， 不 难得出 施工长距离钻孔时， 地质条件对钻孔的施 工精准度影响较大， 应将其对钻孔的影响作为主要 影响因素予以考虑。 作者简介 陈霆 （1979 ） ， 男， 山东济宁人， ,2011 年中国矿业大学毕 业， 矿山测量助理工程师， 地测科副科长。 （收稿日期 2019- 1- 16） 煤矿现代化2019 年第 3 期总第 150 期 1工程概况 根据矿井衔接安排,长平公司拟在芦家峪施工回 风立井,设计井口标高为 991m， 井筒净径为 8.0m， 垂 深 553m。 表土段为 50m， 基岩段 503m， 采用混凝土支 护， 壁厚 500mm， 强度 C40。 根据井检孔的资料显示，井筒共需穿过 8 个富 含水地层，自上而下分别为 含水层一垂深 112.68～118.28m 段中粒砂岩含水层； 含水层二 垂深 181.1～198.68m 粉砂岩和中砂岩含水层；含水层三 垂深 200.59～215.3m 中砂岩含水层； 含水层四 垂深 233.9～247m 细 砂 岩 含 水 层 ； 含 水 层 五 垂 深 292.4～300.6m 细砂岩含水层；含水层六垂深 318.8～328.1 细 砂 岩 含 水 层 ； 含 水 层 七 垂 深 371.4～382.5m 细砂岩含水层；含水层八垂深 425.6～428.8m 细砂岩含水层。经计算井筒最大涌水 量将达到 132m3/h。 为了保证井筒施工安全和井壁质量， 同时， 也为 了改善工作面的作业环境， 在施工过程中， 进行超前 探作业和工作面注浆是两道必不可少的工艺。 但如何 将这两道工序进行合理的安排， 做到既保证质量和进 度， 又达到控制造价的目的， 则是井筒施工技术的难 点和目标。 2施工方案确定的背景 2.1超前探工作现状分析 立井施工中超前探与注浆工艺的结合应用 王晓东 （晋城煤业集团长平公司 ， 山西 晋城 048400 ） 摘要立井施工中， 当采用普通法凿井时,超前探工艺和注浆工艺是两项必不可少的环节,但长期 以来,一直将两工艺分别进行操作。在芦家峪回风立井施工中,长平公司将超前探与注浆工艺进行 了成功结合， 取得了较好的效果。此种工艺， 可作为立井施工中的一项新工艺进行参考。 关键词立井 ；超前探 ；注浆工艺 ；结合 中图分类号 TD262； TD745文献标识码 A文章编号 1009- 0797 （2019） 03- 0030- 03 Application of pre exploration and grouting technology in shaft construction WANG Xiaodong （JinchengCoal Group ChangpingCompany ， Shanxi Jincheng 048400 ） Abstract in the construction of vertical shaft, when the common is used to drill the well, the advanced technology and grouting are two essential links, but for a long time, the two process has been operated separately. In the construction of the wind return shaft in lujiayu, Changping Company successfully combined the advanced exploration and grouting technology, and achieved good results. This technology can be used as a reference for vertical shaft construction. Key words vertical shaft ; advanced exploration ; groutingtechnology; combination 30 ChaoXing