導(dǎo)語：定向抽采鉆機(jī)地質(zhì)探測(cè)研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，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(jī)施工葉脈狀定向長(zhǎng)鉆孔精準(zhǔn)探測(cè)，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(duì)B2301工作面涉及區(qū)域進(jìn)行全面探測(cè)。實(shí)踐得出，通過定向長(zhǎng)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(jī)新盤區(qū)頭面開發(fā)

1礦井概況

屯蘭礦為山西焦煤集團(tuán)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(hào)、8號(hào)煤層均為突出危險(xiǎn)煤層。礦井絕對(duì)瓦斯量達(dá)277.74m3/min，相對(duì)瓦斯涌出量達(dá)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?yàn)楸蔽?0°~60°，傾角2°~13°，平均為4°，南北長(zhǎng)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?yàn)楸睎|方向，帶有壓扭性質(zhì)，斷層交錯(cuò)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(hào)、6號(hào)、8號(hào)、9號(hào)四層穩(wěn)定煤層可采儲(chǔ)量4792.9萬t，為可靠可采儲(chǔ)量，設(shè)計(jì)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(duì)涌出量為19.88m3/t，絕對(duì)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(zhǎng)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(cè)情況

普通全液壓鉆機(jī)受材料、裝成、技術(shù)條件限制，不能完成大區(qū)域、大走向長(zhǎng)度、復(fù)雜地質(zhì)條件下的探測(cè)工作，且打鉆所需的時(shí)間、空間大，生產(chǎn)成本高，為此屯蘭礦選用VLD-1000定向鉆機(jī)施工葉脈狀定向長(zhǎng)鉆孔精準(zhǔn)探測(cè)，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(jì)、資源高回收率回采提供可靠依據(jù)。VLD-1000定向千米鉆機(jī)為履帶行走式液壓推進(jìn)鉆機(jī)，鉆進(jìn)過程中鉆桿不轉(zhuǎn)動(dòng)，鉆頭由通過中空鉆桿提供的高壓水驅(qū)動(dòng)，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(shí)顯示空間位置，并能夠?qū)崿F(xiàn)鉆進(jìn)方向的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)定向鉆進(jìn)。該鉆機(jī)組共包括VLD-1000型鉆機(jī)、DGS孔底測(cè)量?jī)x、孔內(nèi)馬達(dá)、CHD70重型MECCA鉆桿等部件。根據(jù)礦生產(chǎn)銜接要求，參考實(shí)際情況，利用22301膠帶巷里程牌1800m處現(xiàn)有鉆場(chǎng)施工該區(qū)域地質(zhì)探測(cè)鉆孔，鉆場(chǎng)編號(hào)B2301-1號(hào)。再利用該巷道里程牌700m處鉆場(chǎng)施工工作面后部風(fēng)坪嶺斷層，該鉆場(chǎng)編號(hào)為B2301-2號(hào)。B2301-1號(hào)鉆場(chǎng)施工跨區(qū)域地質(zhì)鉆探孔，初步設(shè)計(jì)8個(gè)孔，其中4個(gè)長(zhǎng)孔，設(shè)計(jì)孔深600~750m；4個(gè)短孔，設(shè)計(jì)孔深550m。所有鉆孔先沿著2號(hào)煤施工，若在2號(hào)煤鉆進(jìn)區(qū)域遇到異常區(qū)則在該孔下方開分支施工一個(gè)4號(hào)煤鉆孔，長(zhǎng)孔主要探測(cè)斷層保護(hù)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(hào)鉆場(chǎng)布置7個(gè)孔，其中3個(gè)長(zhǎng)孔（以及6~8個(gè)鉆探分支孔）；其中一個(gè)長(zhǎng)孔沿4號(hào)煤鉆探；4個(gè)短孔，均沿2號(hào)煤施工，1號(hào)短孔開孔方位與巷道呈45°角，設(shè)計(jì)孔深300m，終孔位置過預(yù)測(cè)風(fēng)坪嶺斷層30m，2號(hào)長(zhǎng)孔沿風(fēng)坪嶺斷層上盤走向鉆進(jìn)，目標(biāo)方位與22301膠帶巷掘進(jìn)方向相反，設(shè)計(jì)孔深750m；3號(hào)短孔設(shè)計(jì)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(hào)長(zhǎng)孔沿?cái)鄬由媳P走向鉆進(jìn)，設(shè)計(jì)孔深800m，目標(biāo)方位與22301膠帶巷掘進(jìn)方向接近，5號(hào)孔與4號(hào)主孔鉆進(jìn)方向一致，目標(biāo)層位4號(hào)煤，6/7號(hào)孔覆蓋兩側(cè)鉆孔中間空白區(qū)域，具體鉆孔編號(hào)以實(shí)際施工先后順序?yàn)闇?zhǔn)。B2301-3號(hào)鉆場(chǎng)布置4個(gè)孔，其中2個(gè)孔沿2號(hào)煤鉆進(jìn)，2個(gè)孔沿4號(hào)煤鉆進(jìn)，設(shè)計(jì)孔深380m，鉆探目標(biāo)區(qū)域?yàn)锽2301工作面切眼位置。

4實(shí)際施工鉆孔情況

實(shí)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(hào)、3號(hào)煤層屬于合采煤層，中間夾矸松軟，較容易造成垮孔，預(yù)測(cè)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(jìn)過程中嚴(yán)格觀測(cè)孔內(nèi)情況，并與屯蘭礦地測(cè)及相關(guān)部門保持密切聯(lián)系，隨時(shí)匯報(bào)鉆進(jìn)情況，反饋鉆進(jìn)信息，防止鉆進(jìn)貫穿小窯引起突水事故。故在實(shí)際施工中，根據(jù)實(shí)際情況，鉆孔設(shè)計(jì)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(shí)際深度為準(zhǔn)，實(shí)際施工圖如圖2所示。

5鉆孔效果分析

B2301軌道鉆場(chǎng)所有鉆孔均按照設(shè)計(jì)要求施工，經(jīng)過細(xì)致的鉆探，可以完全確定鉆進(jìn)區(qū)域的風(fēng)坪嶺斷層位置及走向，并探明設(shè)計(jì)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(jìn)過程鉆探過程與掘進(jìn)消突工作同步進(jìn)行，在探明地質(zhì)構(gòu)造及水文情況的同時(shí)，形成了B2301膠帶巷條帶式掘進(jìn)區(qū)域預(yù)抽鉆孔，有效地縮短了巷道掘進(jìn)預(yù)抽時(shí)間，延長(zhǎng)了預(yù)抽周期，為掘進(jìn)安全施工奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。同時(shí)以條帶區(qū)域預(yù)抽鉆孔代替以往的遞進(jìn)消突短鉆孔的消突方式，避免了過多的無效進(jìn)尺，大幅度緩解了打鉆銜接緊張，同時(shí)又提高了掘進(jìn)消突效果，為礦井生產(chǎn)銜接贏得了寶貴的時(shí)間[1]。通過定向長(zhǎng)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(jì)暫定生產(chǎn)能力90萬t/年,可延長(zhǎng)盤區(qū)服務(wù)年限約2年，后風(fēng)坪嶺斷層實(shí)際位置變化見圖3。

6安全經(jīng)濟(jì)效益

定向鉆機(jī)施工葉脈狀掘進(jìn)條鉆孔可達(dá)到探測(cè)斷層的目的，同時(shí)條帶式達(dá)到預(yù)抽消突作用，條帶式預(yù)抽消突在屯蘭礦多個(gè)掘進(jìn)工作面的應(yīng)用成功，單個(gè)預(yù)抽條帶長(zhǎng)度大于700m，每個(gè)采煤工作面掘進(jìn)巷道劃分為2~4個(gè)預(yù)抽條帶，能夠做到在巷道掘進(jìn)前全部預(yù)抽達(dá)標(biāo)，滿足掘進(jìn)巷道連續(xù)掘進(jìn)要求，取代了“一隊(duì)二面”或“一隊(duì)三面”模式，避免了掘進(jìn)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(shí)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(jì)提供了準(zhǔn)確資料，消滅了無效進(jìn)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(jì)效益十分可觀[2]。

7應(yīng)用前景

葉脈狀掘進(jìn)條帶預(yù)抽鉆孔消突技術(shù)，利用定向鉆機(jī)的特性，解決了掘進(jìn)巷道條帶一次消突連續(xù)掘進(jìn)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(jī)施工進(jìn)尺及預(yù)抽時(shí)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(jià)值[3]。

參考文獻(xiàn)

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

[2]楊孟達(dá).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(guó)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(tuán)公司屯蘭礦