钻探技术在煤矿井下防治水的应用探讨

钻探技术在煤矿井下防治水的应用探讨

郭静琴

棋盘井能源促进发展中心 016064

摘要：在当前中国经济向高质量发展的时期，煤炭行业的有关技术对于提高国民经济的整体水平起着举足轻重的作用。在采煤生产中，防治水是一个重要环节，而钻井技术的运用是必不可少的。在实际运用钻井工艺时，因其所处的地质环境比较复杂，必须加强标准化作业。分析了目前我国煤炭资源开发利用中煤矿水害的类型，并在此基础上提出了钻井技术在煤炭资源开发利用中的对策。

关键词：钻探技术；煤矿井；防治水

引言

矿井安全生产的一个重要环节是钻井工艺，而在实践中，钻井工艺受各种因素的影响，往往会导致钻井工艺不够完善，从而影响到矿井安全生产。矿井应针对具体条件，采取适当的钻井方法，以改进矿井地下防治水条件，从而提高矿井的安全生产水平。

一、钻井技术在煤矿井防治水中的优点

煤矿井地下作业环境十分恶劣，为了保证矿井的安全，必须采取全方位的防渗措施。目前，随着科技的进步，在煤矿井下防治水的应用中，钻探技术能够提高采矿的科学性、有效性和灵活性。这对指导矿井安全生产有着十分重要的实际意义。钻井技术应用的优点主要有：第一，它占据的地方比较少。一般情况下，钻井设备高度小于35米，宽度小于2米；第二，钻井装备重量较轻，目前来说，装备部件的自主性较高，在实际生产中，可以将其拆卸下来，便于运输；第三，钻井装置的安全系数比较高，而且构造比较简单，便于施工。

二、煤矿水害的类型

（一）顶板水害

开采过程中，开采与开采区域触及岩石（特别是含水岩石），将引起严重的水害问题。根据矿体与岩层的接触关系，可将其划分为两类：一类是顶板直接充水，另一类是顶板间接充水。在开采过程中，如果不慎与含水地层接触，或者是碰撞，很可能会导致矿井下出现严重的水灾害。根据矿体与充水岩层之间的关系和作用，可将其分为两种类型：直接型和间接型。所以，为了保证矿产资源在开采过程中的安全性和稳定性，需要对含水层的连通和富水层的具体情况进行确定，以保证开采的顺利进行。

（二）底板水害

在开采矿产资源时，很容易对地下矿体造成破坏，引起水灾。根据含水岩与矿体的真实情况，对矿床底板上的水害问题进行判断，以确定它是直接的，还是间接的。由此可以得出，沉积物底部发生的洪灾，与沉积物之间的连通关系有很大关系。当开采过程中，当富水层间存在着显著的连通时，将导致水损害增加。

（三）老空积水型水害

在以前，因为人类的采矿活动，导致了大量的“采空区”。也正因为如此，这里才会出现大量的地下积水。如果在采矿的时候忽视了这一点，或者是接近了这一片“采空区”，那么很可能就会有大量的地下水进入到这一片区域里面，从而引发一场巨大的矿难。根据国家权威部门的不完全统计，“采空区”是矿山开采的主要原因，而“采空区”的破坏力和致灾能力都是最大的。

（四）断层及陷落柱水害

在煤层开采中，当顶风板出现断裂、破裂等情况时，必须迅速采取措施进行支护。若因塌陷高程而使导水管道与含水层间发生贯通，则将导致严重的渗透性问题和水害。如果石灰岩的洞穴有什么问题，或者是里面的东西受到了影响，导致了岩石的断裂，从而形成了一条竖直的通道。当管道内发生此类情况时，应采取适当的保护措施，以防止大量地下水流入矿山引起的安全问题。

三、钻井技术在煤矿井防治水中的应用对策

（一）煤层孔螺旋钻杆钻进技术

在煤层中，采用螺旋式钻头进行钻井，又称充填式钻井技术。通常情况下，含煤层的地层相对于其他地层而言较为松软，而且地质条件、环境等也更加复杂多变，这就使得钻头很难探到深层底部，如果钻井过度，在煤矿开采过程中，往往会发生采煤塌陷等问题，造成严重的安全事故。利用螺旋钻探技术在整个煤层中进行钻探，可有效提高钻孔效率，达到稳定钻井的目的。另外，该技术的使用还能保证操作者的安全。全层煤钻井相对于其它种类的钻井技术，可以更好的利用自身的动力优势，改善钻井的整体效果，避免了被钻孔碎屑所堵塞，在此基础上，对提高钻机的工作效率、安全稳定运行具有重要的意义。

（二）底板注浆改造中的钻探技术

在进行矿山开发的时候，一般采用定向钻井开发的方法，可以将钻孔直接打到地下透水层和某些顶板断层等部位，采用水泥杂质，化学浆液等材料进行充填，使其填满岩层或地下通道中的空间，通过对地下空间的实际尺寸进行调整，提高地下隔水层的厚化处理，从而达到预期的效果。该技术可有效地解决地下蓄水层的各种问题。

（三）大口径直排水井钻进技术

常规施工时，井筒内直径需达到400-550 mm，这种限制性要求增加了排水井的钻探和施工难度。为改善这一状况，解决这一难题，国家相关部门和相关企业都加大了对技术研究和开发的财力、物力和人力的投入，并取得了良好的效果。在综合运用了钻探、风压潜孔井等技术手段后，将各种技术进行了综合，最终形成了一种新型的钻探技术—大口直排井技术。目前，该技术在各类矿井工程中得到了广泛的应用，已成功开展了50余口矿井，极大地提高了矿井开采的效率和安全性。

（四）井下探放水钻探技术

井下探放水钻探技术，以定向钻进技术为主，但是因为施工环境和施工技术的不同，定向钻井主要包括精准型和标准型两个方面。在进行井下钻探时，若对钻进目标的精度缺乏控制，不能达到严格的要求，则可采用标准定向钻进技术。其实，凡事都要辨证来看，它是两面性的。井下防水钻井技术也有其不足之处，例如不能对目标进行精确控制，很难对目标进行精确控制。比如，国家煤炭地质总局在山西进行的几个抽水工程，就是利用井下抽放钻井技术进行了精细勘查，取得了很好的效果。

（五）松软层跟管钻进技术

在进行钻探时，常遇到与软岩接触的难题：一是钻探时钻入软岩；第二，在孔隙中与软土层相接触。若遇上前者，则会造成钻头卡钻，严重时会造成堵塞。使用大管径下钻井技术，可以让比钻头大的岩芯管更深入地进行钻孔，当钻机与松软的地层相接触时，要快速地将钻机拔出，并采取随钻的方法，在松软的土壤中迅速钻孔，这样做的好处，就是增加了软土岩层的稳定性。如果遇上第二种情形，则很难开孔，所以在打开泄水孔时，必须将泄水孔的口子封闭起来，以防止泄水孔的漏水。通常情况下，可以将芯管与钻孔相连，并安装套管。如果钻穿了松软的地层，会造成钻孔的塌方，此时需要在钻头上加装水套管，以确保钻孔的深度。

（六）迅速钻进救援技术

在煤矿开发项目中，一旦发生了水灾害，最重要的抢救工作就是要把握黄金时期，做好应急处置工作。在救援工作中，应保持与勘探队保持良好的联系，保持被困者的情绪稳定。在施救时，可采用潜孔锤法进行钻孔施工，以确保氧气的正常流动，确保被困者的呼吸。同时，运用钻探技术进行营救时，要从积水的深度和范围等方面考虑，逐一进行相应的安全隐患排查，才能保证施工的顺利进行。

结语：

因此，加强对煤炭资源勘查技术的研究，对于提升矿井水害防治技术、加强地下钻井技术的运用，保证钻探工人的安全具有重要意义。只有充分利用钻井技术，充分发挥其优越性，才能有效地提高矿井防水工作的质量，确保矿井安全生产。

参考文献：

[1]赵健.钻探技术在煤矿井下防治水的应用探讨[J].当代化工研究,2023(4):113-115.

[2]蔡亚超.钻探技术在煤矿井下防治水的应用[J].汽车博览,2022(20):19-21.

[3]段世雄.钻探技术在煤矿井下防治水中的应用[J].内蒙古煤炭经济,2020(4):119.