定向钻进技术在工作面顶板疏放水中的应用

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1、定向钻进技术在工作面顶板疏放水中的应用摘要：矿井水害是威胁采煤工作面安全生产的主要隐患。对工作面顶板水的超前疏放是降低水害威胁的重要方法。定向钻进技术是一种先进的钻进技术，它能够按照预先设计的轨迹钻进，使钻孔尽可能布置在工作面顶板含水层中。本文以上海庙西矿区某煤矿1902S工作面顶板水疏放为例，简单介绍了定向钻进技术在工作面顶板疏放水中的应用，主要包括钻孔的布置、钻孔的深度以及放水效果等。Abstract：Minefloodisthemainthreattocoalminingworkingface

2、productionsafety.Advancedrainandblowdownofworkingfaceroofwaterroofwaterisanimportantwaytoreducefloodthreat.Directionaldrillingtechnologyisanadvanceddrillingtechnology，whichcantrackaccordingtothepreliminarydesign,andmaketheboreholelayintheroofaquiferasm

3、uchaspossible.Thispaper,takingthe1902SworkingfaceroofwaterdrainandblowdownofacoalmineinShanghaiMiaoxiMiningAreaaceasanexample,introducedtheapplicationofdirectionaldrillingtechnologyintheroofwaterdrainandblowdown,mainlyincludingthelayoutofdrilling,thedr

4、illingdepthandblowdowneffect,etc.关键词：定向钻进；顶板水疏放；钻孔设计；放水效果Keywords：directionaldrilling；roofwaterdrainandblowdown；drillingdesign；blowdowneffect分类号：［TU193］文献标识码：A文章编号：1006-4311(2016)04-0149-030引百定向钻进技术是指利用钻孔自然弯曲率或采用专用工具使钻孔轨迹按设计要求钻进至预定目标的一种钻探方法，即有目的地将钻孔轴线由

5、弯变直或由直变弯。随着煤矿企业的不断发展，对钻探的精度及工艺要求越来越高。煤矿九层煤面临的主要水害为煤层的顶板砂岩水。之前采用从煤层垂直向上打垂直孔的方式放水。此施工方式每个钻孔实际进入砂岩的有效进尺只有约25%,工程量较大，控制有效面积较小。采用定向钻进技术，其目的是有效地消减峰值水量而迗到减轻或消除矿井水害的目的。从而为工作面安全掘进提供了保障。1工作面概况1902S工作面位于矿井一采区南翼，工作面所对应的地表标高为+1244.8m〜+1250.lm，巷道标高为+796.0〜+935.5m,巷道

6、埋藏深约450.5m〜309.3m。工作面以北为1902S回采工作面，以东、以南为9层煤未开采区域，以西为1901S采空区。所对应地面半固体沙丘，无建筑物、村庄及河流，开采期间对地面建筑物无影响。工作面内地质构造简单，根据1902S回风巷及1902S运输巷揭露情况，巷道内地质构造简单，工作面施工范围内无河流冲刷、陷落柱、岩浆侵入体等特殊构造。9煤初次来压，局部含水，对煤矿安全造成危害。9煤厚5m，9煤以上30m左右的8煤顶板为含水层，岩性为中砂岩，坚固性系数为f=4_5,平均厚度约13.28m（根据

7、煤层综合柱状图数据），含水量160-200m3/h，水头压力2MPa左右。2定向钻孔的设计2.1本定向钻孔的设计原则①设计定向钻孔沿工作面走向布设，钻孔水平段在8煤顶板的中砂岩层中延伸；②尽量增加定向探放水定向孔在8煤顶板的中砂岩层的有效进尺，保证钻孔的有效进尺率在70%以上；③由于受地层条件及钻进设备能力限制，钻孔的终孔间距约为35m（具体间距需根据本矿中砂岩的渗透系数确定），且主要布置1902S工作面的下半部分；④每个钻场设计3个不同方位的定向孔，终孔高差控制在90m以内；⑤钻场按间距300m循

8、环布置，在整个工作面走向上全覆盖；⑥考虑钻探设备能力，钻孔的开孔倾角控制在25o以内。2.2定向钻孔设计定向探放水孔钻场布置在煤层巷道中，钻孔总体沿工作面走向布设，在倾角和方位上变化，使钻孔水平段进入8煤顶板中砂岩内并进行定向延伸。结合钻探设备能力，对1902S工作面一个钻场的定向探放水孔初步设计数见表1。定向探放水孔布置平面图见图1，各定向探放水孔剖面分别见图2、图3、图4。3钻孔施工及放水效果3.1钻孔施工A1#于2013年2月4日开孔，2月11日完成，实际进尺3