導(dǎo)語：定向抽采鉆機地質(zhì)探測研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：屯蘭礦選用VLD-1000定向鉆機施工葉脈狀定向長鉆孔精準探測，利用已有巷道向采區(qū)邊界地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜區(qū)域施工探明構(gòu)造、小窯破壞范圍鉆孔，對B2301工作面涉及區(qū)域進行全面探測。實踐得出，通過定向長鉆孔探明B2301區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造及水文地質(zhì)情況，確定具備回采條件，為后續(xù)工作面布置提供了有利的地質(zhì)參考條件。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)條件定向鉆機新盤區(qū)頭面開發(fā)

1礦井概況

屯蘭礦為山西焦煤集團公司主力生產(chǎn)礦井，生產(chǎn)能力450萬t/年，為煤與瓦斯突出礦井。礦井井田面積73.34km2，井田內(nèi)含煤18層，為煤層群開采，其中主采煤層2號、8號煤層均為突出危險煤層。礦井絕對瓦斯量達277.74m3/min，相對瓦斯涌出量達31.76m3/min。礦井全區(qū)承壓開采，地質(zhì)條件復(fù)雜。

2新盤區(qū)頭面概況

北三盤區(qū)位于屯蘭礦+750水平北翼，屬礦井井田西北部，地層走向為北西30°~60°，傾角2°~13°，平均為4°，南北長4942m，東西寬約2900m，總面積7.3km2。盤區(qū)區(qū)東鄰北一采區(qū)，西接馬蘭礦，南以南二、南三采區(qū)為界、與馬蘭礦接壤，北與鎮(zhèn)城底礦接壤，區(qū)內(nèi)斷層發(fā)育，均屬高角度正斷層，走向為北東方向，帶有壓扭性質(zhì)，斷層交錯切割，成組出現(xiàn)，水文地質(zhì)條件上組煤為中等，下組煤為復(fù)雜，區(qū)內(nèi)帶壓開采。盤區(qū)2號、6號、8號、9號四層穩(wěn)定煤層可采儲量4792.9萬t，為可靠可采儲量，設(shè)計暫確定生產(chǎn)能力為90萬t/a，則北三采區(qū)可采煤層服務(wù)年限38年。盤區(qū)瓦斯相對涌出量為19.88m3/t，絕對涌出量為50m3/min。北三盤區(qū)分為左翼、右翼兩翼開采，右翼工作面布置為由西北向東南方向依次布置，目前22301工作面已形成，在風(fēng)坪嶺斷層與22301膠帶巷之間存在不規(guī)則區(qū)域約0.5km2，為了提高資源回收率及延長盤區(qū)服務(wù)年限，故布置B2301工作面，工作面布置如圖1所示。該區(qū)域受后風(fēng)坪嶺斷層影響，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，伴生斷層較多，具體情況不明，地質(zhì)條件的掌握情況直接決定新工作面的巷道布置、回采方式、瓦斯治理辦法等。

3斷層探測情況

普通全液壓鉆機受材料、裝成、技術(shù)條件限制，不能完成大區(qū)域、大走向長度、復(fù)雜地質(zhì)條件下的探測工作，且打鉆所需的時間、空間大，生產(chǎn)成本高，為此屯蘭礦選用VLD-1000定向鉆機施工葉脈狀定向長鉆孔精準探測，利用已有巷道向采區(qū)邊界地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜區(qū)域施工探明構(gòu)造、小窯破壞范圍鉆孔，為B2301工作面設(shè)計、資源高回收率回采提供可靠依據(jù)。VLD-1000定向千米鉆機為履帶行走式液壓推進鉆機，鉆進過程中鉆桿不轉(zhuǎn)動，鉆頭由通過中空鉆桿提供的高壓水驅(qū)動，做功之后的水?dāng)y帶鉆屑從鉆桿與鉆孔之間流出。鉆頭能夠隨時顯示空間位置，并能夠?qū)崿F(xiàn)鉆進方向的調(diào)節(jié)，實現(xiàn)定向鉆進。該鉆機組共包括VLD-1000型鉆機、DGS孔底測量儀、孔內(nèi)馬達、CHD70重型MECCA鉆桿等部件。根據(jù)礦生產(chǎn)銜接要求，參考實際情況，利用22301膠帶巷里程牌1800m處現(xiàn)有鉆場施工該區(qū)域地質(zhì)探測鉆孔，鉆場編號B2301-1號。再利用該巷道里程牌700m處鉆場施工工作面后部風(fēng)坪嶺斷層，該鉆場編號為B2301-2號。B2301-1號鉆場施工跨區(qū)域地質(zhì)鉆探孔，初步設(shè)計8個孔，其中4個長孔，設(shè)計孔深600~750m；4個短孔，設(shè)計孔深550m。所有鉆孔先沿著2號煤施工，若在2號煤鉆進區(qū)域遇到異常區(qū)則在該孔下方開分支施工一個4號煤鉆孔，長孔主要探測斷層保護煤柱30m范圍內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造情況及小窯破壞區(qū)，短孔主要控制風(fēng)坪嶺斷層走向，為將來工作面布置提供地質(zhì)資料。B2301-2號鉆場布置7個孔，其中3個長孔（以及6~8個鉆探分支孔）；其中一個長孔沿4號煤鉆探；4個短孔，均沿2號煤施工，1號短孔開孔方位與巷道呈45°角，設(shè)計孔深300m，終孔位置過預(yù)測風(fēng)坪嶺斷層30m，2號長孔沿風(fēng)坪嶺斷層上盤走向鉆進，目標(biāo)方位與22301膠帶巷掘進方向相反，設(shè)計孔深750m；3號短孔設(shè)計孔深約為300m，與22301膠帶巷方位呈60°角，終孔位置過斷層30m；4號長孔沿斷層上盤走向鉆進，設(shè)計孔深800m，目標(biāo)方位與22301膠帶巷掘進方向接近，5號孔與4號主孔鉆進方向一致，目標(biāo)層位4號煤，6/7號孔覆蓋兩側(cè)鉆孔中間空白區(qū)域，具體鉆孔編號以實際施工先后順序為準。B2301-3號鉆場布置4個孔，其中2個孔沿2號煤鉆進，2個孔沿4號煤鉆進，設(shè)計孔深380m，鉆探目標(biāo)區(qū)域為B2301工作面切眼位置。

4實際施工鉆孔情況

實際主孔總工程量約為10300m。由于該工作面地質(zhì)構(gòu)造較為復(fù)雜，煤質(zhì)松軟，2號、3號煤層屬于合采煤層，中間夾矸松軟，較容易造成垮孔，預(yù)測斷層發(fā)育，因此在此區(qū)域施工有一定的難度。且工作面北東鄰近小窯破壞邊界，最近距離僅45m，部分探水線與警戒線位于工作面內(nèi)部，小窯破壞區(qū)內(nèi)有積水，鉆進過程中嚴格觀測孔內(nèi)情況，并與屯蘭礦地測及相關(guān)部門保持密切聯(lián)系，隨時匯報鉆進情況，反饋鉆進信息，防止鉆進貫穿小窯引起突水事故。故在實際施工中，根據(jù)實際情況，鉆孔設(shè)計的相關(guān)參數(shù)應(yīng)做相應(yīng)的調(diào)整，孔深以能夠施工的實際深度為準，實際施工圖如圖2所示。

5鉆孔效果分析

B2301軌道鉆場所有鉆孔均按照設(shè)計要求施工，經(jīng)過細致的鉆探，可以完全確定鉆進區(qū)域的風(fēng)坪嶺斷層位置及走向，并探明設(shè)計工作面范圍內(nèi)無特大地質(zhì)構(gòu)造及周邊小窯破壞積水區(qū)，未發(fā)現(xiàn)倒水通道，鉆進過程鉆探過程與掘進消突工作同步進行，在探明地質(zhì)構(gòu)造及水文情況的同時，形成了B2301膠帶巷條帶式掘進區(qū)域預(yù)抽鉆孔，有效地縮短了巷道掘進預(yù)抽時間，延長了預(yù)抽周期，為掘進安全施工奠定了堅實的基礎(chǔ)。同時以條帶區(qū)域預(yù)抽鉆孔代替以往的遞進消突短鉆孔的消突方式，避免了過多的無效進尺，大幅度緩解了打鉆銜接緊張，同時又提高了掘進消突效果，為礦井生產(chǎn)銜接贏得了寶貴的時間[1]。通過定向長鉆孔探明此區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造及水文地質(zhì)情況，確定具備回采條件，為后續(xù)工作面布置提供了有利的地質(zhì)參考條件，拓寬盤區(qū)回采面積約0.4417km2，增加盤區(qū)可回收資源量月179萬t，按設(shè)計暫定生產(chǎn)能力90萬t/年,可延長盤區(qū)服務(wù)年限約2年，后風(fēng)坪嶺斷層實際位置變化見圖3。

6安全經(jīng)濟效益

定向鉆機施工葉脈狀掘進條鉆孔可達到探測斷層的目的，同時條帶式達到預(yù)抽消突作用，條帶式預(yù)抽消突在屯蘭礦多個掘進工作面的應(yīng)用成功，單個預(yù)抽條帶長度大于700m，每個采煤工作面掘進巷道劃分為2~4個預(yù)抽條帶，能夠做到在巷道掘進前全部預(yù)抽達標(biāo)，滿足掘進巷道連續(xù)掘進要求，取代了“一隊二面”或“一隊三面”模式，避免了掘進工作面頻繁搬家倒面，減少了生產(chǎn)頭、面，節(jié)約了大量的生產(chǎn)、通風(fēng)設(shè)備，提高了礦井通風(fēng)能力，同時探明了待掘（采）區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造，為優(yōu)化工作面設(shè)計提供了準確資料，消滅了無效進尺，大幅降低了生產(chǎn)成本，扭轉(zhuǎn)了礦井“抽、采、掘”銜接緊張的困難局面，安全效益和經(jīng)濟效益十分可觀[2]。

7應(yīng)用前景

葉脈狀掘進條帶預(yù)抽鉆孔消突技術(shù)，利用定向鉆機的特性，解決了掘進巷道條帶一次消突連續(xù)掘進技術(shù)難題，并探明工作面輪廓線地質(zhì)構(gòu)造，發(fā)現(xiàn)大量可采資源，為日益緊張的煤礦資源以及生產(chǎn)銜接不平衡找到了有效的解決辦法，大幅度減少了利用普通鉆機施工進尺及預(yù)抽時間，成為解決高突礦井“抽、掘、采”矛盾的有效途徑，具有廣泛的推廣應(yīng)用價值[3]。

參考文獻

[1]吳迪.瑞利波勘探原理及應(yīng)用實例[J].地質(zhì)裝備，2009（4）：26-29.

[2]楊孟達.煤礦地質(zhì)學(xué)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2006：121-125.

[3]姬光喜.礦井瓦斯抽采[M].北京：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2011：91-103.

作者:丁小峰 單位:山西焦煤西山煤電集團公司屯蘭礦