变向打孔，防治奥灰水害不再难
变向打孔，防治奥灰水害不再难韩城矿业公司采用“定向+常规”相结合的钻探技术，实现钻孔过程中随时调整方向，有效治理奥灰水害，解放煤炭资源近亿吨
随着煤炭开采的延伸，深藏地下的奥灰水突水几率也在变大。自然灾害严重、地质条件复杂的陕西韩城矿区也不例外。
另外，应用奥灰水害防治关键技术后，韩城矿业公司解放了近亿吨煤炭资源，延长了矿井服务年限。
韩城矿业公司于2013年确定以3号煤层下部的11号煤层作为保护层进行开采，先开采11号煤层，然后再开采3号煤层。但是，这样开采的关键在于攻克奥灰水害防治技术难关。两年前，韩城矿业公司就开始了奥灰水害防治关键技术研究。
“当时，我们决定与中国煤炭科工集团西安研究院合作进行奥灰水害防治关键技术研究，在桑树坪煤矿进行下部11号煤层带压开采试验。” 韩城矿业公司董事长王世斌说。
通过两年多的努力，韩城矿业公司奥灰水害防治关键技术有了突破，为韩城矿区防治水害、治理瓦斯、安全生产探出一条新思路。
攻克钻孔难题
奥灰水为奥陶纪形成的灰岩中所含的水。奥陶纪灰岩层形成于四亿年至五亿年前，当时的地质层基本属于浅海环境，是地质史上海侵蚀最广泛的时期之一，含水量非常丰富。
桑树坪煤矿11号煤层距奥灰岩顶面较近，奥灰水隔水层薄且不均匀。对于超薄隔水层条件下煤层开采的底板奥灰承压水防治，目前尚无实际的防治经验。
研究人员通过对常规做法的优势和缺点进行综合分析，采用井下近水平定向钻探技术，结合井上下物探、钻探等综合技术，对奥灰岩顶面进行了含水、隔水性探查，对探查异常区进行处理，形成了对奥灰岩顶面探查、治理、评价技术体系。
“在奥灰含水层钻进，目前在国内尚属首次。针对桑树坪煤矿11号煤层底板奥灰水威胁，采用井下多分支近水平定向钻探技术进行探查和治理，平行布置钻孔，使钻孔覆盖整个工作面，孔距小于构造的一般范围，使导水构造等异常体都能被探查发现。”该项目技术负责人、韩城矿业公司副总工程师卫兆祥说。
用老办法只能打直孔、斜孔。如何变向打孔，做到平行布置钻孔，从不同层位开孔，穿越不同硬度、不同粒级的岩层？这对钻机和钻探技术提出了新的要求。
“在钻孔过程中，如何实现精准变向打孔、如何提高成孔率等成为我们必须解决的问题。”卫兆祥说。
最初，研究人员钻5个孔仅成功1个孔。在采用常规施工方法无法保证钻孔质量和进度的情况下，他们改变思路，运用西安研究院研制的新型煤矿履带式全液压坑道钻机，采用“定向+常规”相结合的钻探技术，实现钻孔过程中随时调整方向。该钻机能够通过一定的弧度改变方向，达到精确控制钻孔轨迹的要求，克服了复杂地质层成孔困难及定向曲线段地层破碎的难题。
此外，研究人员还利用反倾斜定向钻探技术，钻出似抛物线状反倾斜定向钻孔，通过双向钻探，从两个方向对打不同弧度的孔，双孔对接贯通，延长单孔长度，提高硬岩中的钻探效率。采用这种似抛物线状反倾斜定向钻探技术，双向对打贯通后，单孔长度最长可达1300米，孔长大于工作面的有效长度，确保全覆盖探查。
通过逐步改进工艺，他们从最初钻5个孔仅成功1个孔，到3个孔一次钻成，大大提高成孔率。
“2个工作面共完成21个长距离钻孔施工，并采用注浆材料及配比试验，建成了智能化注浆站。”桑树坪煤矿地质副总工程师薛国标说，“这样，桑树坪煤矿11号煤层的奥灰水问题就得到解决，我们也能顺利开采了。”
解放近亿吨煤炭资源
经过两年多的研究与试验，韩城矿业公司完成完整工作面的先期探查，中期注浆、勘探、治理，后期回采，其单孔最大钻进距离达718米。
韩城矿业公司先后在桑树坪煤矿3105工作面和3104工作面安全进行下部11号煤层带压开采试验，提出了“定向+常规”相结合钻探工艺，实现了井下硬岩高效高精度水平钻进，创井下单孔钻探最大距离。
此外，该项目还建立了奥灰岩顶面地层隔水性改造的技术体系和评价标准，包括定量化和定性化指标共12个，以及各指标的分析评价标准，建立了超薄隔水层条件下奥灰水害探查、治理、评价技术体系。
“桑树坪煤矿综采四队承担11号煤层开采任务，最高月产达12万吨。”桑树坪煤矿综采四队负责人说。
目前，桑树坪煤矿运用该技术已成功实现2个工作面的安全掘进和回采，已采出11号煤83万吨。与开采上部2号煤层相比，先开采下部11号煤层，使桑树坪煤矿产能提升50%，吨煤成本降低60%，生产人员减少30%，安全系数大大提高。
陕西煤业化工集团韩城矿业公司桑树坪煤矿、下峪口煤矿可采煤层由上而下为2号煤层、3号煤层和11号煤层，其中3号煤层是主采煤层，2号煤层和11号煤层作为瓦斯治理的保护层进行开采。而开采上部2号煤层成本高，具有瓦斯突出危险，存在煤层薄、不稳定且含矸量大的情况。
●程仙芳 认真学习了，好做法
页:
[1]