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中国能源报 2017年04月03日 星期一

定向打长钻 疏水保安全

淮南矿业集团井下灰岩定向长钻孔获成功

《 中国能源报 》( 2017年04月03日   第 20 版)

  本报讯 近日,淮南矿业集团在张集矿开展的井下灰岩定向长钻孔试验取得成功。该定向长钻孔在厚度仅为7米的三灰下灰岩层位中,实现单孔累计孔深620.6米,累计疏放灰岩水49667立方米。这标志着淮南矿业集团大力推进生产方式转变,朝探、疏、注一体化,一孔多用、以孔代巷的目标,在进一步发挥A组煤作为淮南矿区新粮仓效益的道路上迈出了重要一步。

  淮南矿区A组煤储量高达十几亿吨,煤质优,发热量高,煤种好,煤层厚,瓦斯含量相对较低,因此A组煤被喻为淮南矿区的“新粮仓”。但要解放新粮仓,底板灰岩水患是安全开采A组煤面临的最大障碍。A组煤下部10至20米的石炭系直接充水灰岩含水层,富水性中等,局部较强,埋藏深,水压高,岩溶裂隙发育不均匀,部分灰岩水难以有效疏放,如果治理不好就可能发生透水事故。同时,受到下伏高水压灰岩水的补给影响,治理后的水压会反复,必须持续疏放。

  “潘谢新区A组煤距离灰岩水只有十几米的层间距,而水压一般在3.5兆帕以上。如此高的水压,其隔水岩层难以承受。如不进行勘探和疏放水治理,工作面回采过程中就可能面临底板灰岩突水的安全风险。” 淮南矿业集团通防地质部相关负责人介绍说。

  在A组煤底板灰岩水的治理上,淮南矿业集团多年来已探索出疏水降压、限压开采的治理技术途径。这种钻探技术的不足在于施工的探放水钻孔深度浅,且钻孔轨迹难以控制,往往偏离设计层位,达不到有效探查和疏放含水层的目的,甚至进入下伏深部灰岩含水层,成为导通深部灰岩水的通道。

  为了早日安全打开“新粮仓”,扫除拦路虎, 淮南矿业集团把井下灰岩定向长钻孔试验作为企业党委年度工作会议上特别提到的需要创新的一种水害治理技术,也被列为2016年企业重点科研项目之一。经多方调研,2016年底引进定向长钻孔设备及工艺,并与科研院校合作,率先在张集矿进行试验。此次引进的 ZDY12000大扭矩钻机,不仅克服了普通钻机存在的扭矩力小、不能定向和不能精确跟层钻进等缺点,还可以利用随钻的测量系统控制钻头方位角,实现精确定向钻进。

  “为确保钻孔施工安全,我们严格按照《煤矿安全规程》及集团公司井下灰岩施工有关规定要求,一手抓孔口固管安全,一手抓施工过程中的打钻安全。同时强推‘两个到位’,即钻孔套管下到位和耐压试验到位,确保作业人员安全。”张集矿地测科负责人表示。

  在施工井下灰岩定向长钻孔的过程中,试验人员针对A组煤底板灰岩含水层水压高、水量大以及破碎带等复杂条件,不懈攻关,实现了跟层定位钻进、分支改道过断层破碎带和岩性精准判定等多项技术的历史性突破。特别是通过将钻孔打入到直接影响煤层回采的灰岩含水层,使得一次探查钻孔由过去的百十米提高到现在的600米以上,对精准探查水文地质条件、杜绝水害事故发生、保证工作面安全回采、保障职工生命安全具有重要意义。

  据统计,截至2月24日,该试验孔施工完毕,共计用时29天,单孔累深620.6米,累计疏放灰岩水49667立方米,周边石炭系灰岩含水层观测孔水位下降310米(目前仍在疏水)。

  “目前,井下灰岩定向长钻孔只是取得了初步成功。” 淮南矿业集团通防地质部相关负责人介绍说,“下一步还需在‘更高水压更大水量’等技术方面进行攻关,尤其是钻孔过破碎带,以进一步掌握灰岩定向长钻孔钻探技术在淮南矿区的适用性,提高灰岩定向长钻孔的施工质量和效果。”

  (王开心 赵光)

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