鉆探物探一體化技術(shù)在煤礦水害探測中的應(yīng)用

鉆探物探一體化技術(shù)在煤礦水害探測中

的應(yīng)用摘要：水災(zāi)一直是影響煤礦安全高效開采的重要問題。根據(jù)已有統(tǒng)計資料顯示，礦井出現(xiàn)突水事故水源主要為頂?shù)装逅⒉煽諈^(qū)積水等，其中水力聯(lián)系通道多為陷落柱、斷層等地質(zhì)構(gòu)造，因此對涌水水源以及水力聯(lián)系通道探測對提高煤炭安全生產(chǎn)保障能力具有重要意義?，F(xiàn)階段煤礦常用的水害探測技術(shù)有物探、鉆探兩類。鉆探可細(xì)分為定向長鉆孔、常規(guī)探測鉆孔以及地面探測鉆孔等類型；物探根據(jù)探測原理可細(xì)分為地震類、電磁法類、紅外探測、電磁輻射探測等類型，其中煤礦應(yīng)用最為廣泛的物探技術(shù)為礦井地震法、瞬變電磁法以及直流電法等。上述各種物探方式均有其各種特點，在地質(zhì)條件復(fù)雜情況下往往采取一種探測方法難以實現(xiàn)水害的精準(zhǔn)探測。鉆探物探一體化技術(shù)綜合鉆探、物探特點，可實現(xiàn)一孔多用，提升水害鉆探工程探測精度以及探測范圍，對提高煤礦井下水害探測效率具有一定的促進作用。關(guān)鍵詞：鉆探物探一體化技術(shù);水害防治；應(yīng)用；引言眾所周知，我國作為煤炭資源豐富的大國，開采煤炭是發(fā)展國民經(jīng)濟的重要支柱。當(dāng)前，煤炭產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展。若想開發(fā)更多的煤炭資源，則應(yīng)該深入研究各種技術(shù)性問題。在這之中，煤礦防治水問題相對較為突出?？紤]到煤礦開采涉及到的地理條件較為復(fù)雜，同時受制于開采人員專業(yè)性、操作行為等諸多因素的影響，極易產(chǎn)生各種安全危害和安全事故。因此，當(dāng)前煤炭開采的水害問題較為嚴(yán)重，影響煤礦開采的經(jīng)濟利益，阻礙煤礦行業(yè)的長遠發(fā)展。如何采取合理的措施加強技術(shù)研究，解決煤礦水害問題，儼然已經(jīng)成為煤礦行業(yè)的重中之重。1鉆探物探一體化技術(shù)原理1.1鉆柱振動錄井技術(shù)鉆柱振動錄井技術(shù)是在靠近鉆頭位置的鉆桿上布置振動傳感器對鉆孔鉆探設(shè)備振動情況進行實時監(jiān)測。振動傳感器獲取到的振動信號主要來源于鉆頭，并將振動監(jiān)測數(shù)據(jù)在存儲器中存儲。振動數(shù)據(jù)采用隨鉆測震儀分析，該設(shè)備具有鉆孔軌跡測量、隨鉆三分量振動測量功能，通過分析巖層、鉆頭間的動力反應(yīng)譜實現(xiàn)前方構(gòu)造探測。1.2孔中電法孔中電法探測使用到的探測系數(shù)為YZD11槽波地震電法系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有探測靈敏度高的優(yōu)點，可在鉆孔中進行高密度電法探測、孔底進行超前探測。具體探測方法為：將雙模電極固定到特制的PVC管內(nèi)，電極通過銅絲與煤壁耦合，電極極距為2.5m，現(xiàn)場共計布置32道；現(xiàn)場探測時可通過移動PVC管實現(xiàn)孔內(nèi)全覆蓋測量。2現(xiàn)階段在煤礦防治水工作領(lǐng)域存在的主要問題2.1管理制度不夠健全實踐證明，如果缺乏一套健全的管理體系以及一套符合企業(yè)實際需求的管理方法，就無法確保工作的整體質(zhì)量。尤其是現(xiàn)階段在我國實際開采煤礦時，雖然煤礦企業(yè)的經(jīng)濟效益在日益提高，但管理者們卻不能從實際出發(fā)，對復(fù)雜的工作內(nèi)容進行深入的分析和研究。例如，企業(yè)在水患排查過程中，由于不能及時了解現(xiàn)場水文的實際狀況，只為了能夠進一步提高經(jīng)濟效益，而忽略了事故發(fā)生的原因。還有部分企業(yè)在實際發(fā)展階段，沒有建立有關(guān)的防治水體系、未采用先進的工作模式實施科學(xué)的管理、未對受惡劣天氣而影響所產(chǎn)生的問題進行有效處理；并對有些已經(jīng)廢棄掉的煤窯未實施嚴(yán)格的檢查以及未對實際水位實施有效監(jiān)測，所造成地面塌陷、安全事故以及地下水滲入等問題。2.2缺乏完善的基礎(chǔ)設(shè)施導(dǎo)致礦井遭遇水害，還有可能是因為維護礦井正常開采的基礎(chǔ)設(shè)施沒有完善配套，或者存在著違規(guī)建設(shè)。例如，沒有結(jié)合礦井的實際情況合理設(shè)置排水系統(tǒng)、防隔水煤柱的留設(shè)不標(biāo)準(zhǔn)或者是未留設(shè)、防水墻的建設(shè)沒有按照規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)、安全防護設(shè)施設(shè)計不合理等，這都會在一定程度上增加礦井遭遇水害的幾率。尤其是降雨較多的南方地區(qū)，如果降水量突增，煤礦企業(yè)卻沒有按照標(biāo)準(zhǔn)預(yù)留防水巖柱，就很容易導(dǎo)致雨水灌進礦井，進而淹沒礦井。2.3資金投入不夠充足在實際治理過程中，企業(yè)沒有投入充足的資金，雖加大了宣傳和推廣的力度，但若是無法確保資金投入量，則會導(dǎo)致無法及時引入專業(yè)的人才以及先進的設(shè)備，進而影響整體的工作質(zhì)量。另外，企業(yè)在經(jīng)營過程中，在防治領(lǐng)域也要投入充足的資金，提高工作人員防治意識，否則極易發(fā)生水災(zāi)，這不但會威脅到員工的人身安全，還會給企業(yè)帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟損失，從而無法確保工作的安全性。3鉆探物探一體化技術(shù)在煤礦水害探測中的應(yīng)用3.1煤層孔螺旋鉆桿鉆進技術(shù)煤層孔螺旋鉆桿鉆進技術(shù)，也被稱為充全鉆井技術(shù)。一般來說，含有煤層的地層相較于其他地層來說較軟，并且地質(zhì)條件、環(huán)境等更為復(fù)雜多樣，使得鉆頭難以探觸到深底層，一旦鉆孔過度可能會導(dǎo)致煤層塌方的問題發(fā)生，造成重大安全事故。借助于全煤層孔螺旋鉆桿鉆進技術(shù)，可以有效提升鉆井效率，并起到穩(wěn)定鉆井的效果。此外，應(yīng)用這一技術(shù)可以確保操作人員的人身安全。相較于別類鉆井技術(shù)來說，全層煤鉆井可以充分發(fā)揮自身的動力優(yōu)勢，提升鉆井的整體效果，避免因鉆孔碎屑堵住鉆孔，有效延長鉆井的實際使用壽命，進而確保鉆井工程的安全穩(wěn)定運行。3.2井下探放水鉆探技術(shù)井下探放水鉆探技術(shù)，主要借助于定向鉆進技術(shù)，然而由于施工環(huán)境、施工技術(shù)存在一定的差異性，因此定向鉆井主要涵蓋了兩個不同的方面，即精確型與標(biāo)準(zhǔn)型。在開展井下鉆探時，如果對鉆井靶點精確度缺少控制，其無法滿足嚴(yán)格要求，便可以運用標(biāo)準(zhǔn)定向鉆井技術(shù)即可。事實上，任何事物都需要辯證看待，具有雙面性。井下探放水鉆探技術(shù)也存在一定的弊端，如靶點精確度無法精準(zhǔn)控制，難以準(zhǔn)確把控。例如，我國煤礦水文地質(zhì)局在山西地區(qū)開展的一些放水項目中，采用井下探放水鉆探技術(shù)可以實現(xiàn)精準(zhǔn)勘探，并收獲頗豐。3.3孔中瞬變電磁法探測在鉆探鉆孔周邊0?17m范圍內(nèi)，圍巖中視電阻率整體較高，同時視電阻率等值線變化較為平緩，未有明顯的異常區(qū)；在探測鉆孔周邊17?30m范圍內(nèi)，雖然視電阻率等值線變化較為明顯，但是無顯著的低阻異常區(qū)。4優(yōu)化鉆探技術(shù)在煤礦水防治工作中的應(yīng)用策略將鉆探技術(shù)應(yīng)用于煤礦水害防治工作中，不僅能驗證前期實施物探的成果，還能充分了解富水異常區(qū)域的水文地質(zhì)特征，從而有助于建設(shè)方認(rèn)識現(xiàn)場水文地質(zhì)環(huán)境與水源之間的關(guān)系。但目前在開展煤礦水害防治時，存在著鉆孔軌跡無法控制、鉆孔深淺以及含水層孔段較短等問題，對防治的效果產(chǎn)生很大的影響。所以在應(yīng)用鉆探究技術(shù)時，工作人員應(yīng)在確保鉆孔軌跡處于平直狀態(tài)的前提下，最大限度地控制鉆孔的彎度，防止鉆桿與孔壁頻繁產(chǎn)生摩擦而影響給進的實際壓力。此外，為了確保后期掘進工作能夠平穩(wěn)的開展，減輕實際工作的壓力，可借鑒類似的水文地質(zhì)工程的經(jīng)驗，從而有效調(diào)整煤礦水害區(qū)域的鉆探究的方案。結(jié)束語在我國市場經(jīng)濟發(fā)展中，煤炭行業(yè)作為重要的支柱性產(chǎn)業(yè)，有效利用鉆探技術(shù)能夠有效防治煤炭井下水害。例如，鉆探技術(shù)能夠阻隔導(dǎo)水通道及礦井水害等方面的問題。事實上，煤礦井下防治水中鉆探技術(shù)是不可或缺的一個步驟，只有細(xì)化不同的環(huán)節(jié)，完善鉆探制度，優(yōu)化鉆探方案，才能夠確保探查人員的生命安全，保障施工鉆探工程穩(wěn)定運行。參考文獻趙劍.鉆探物探一體化技術(shù)在煤礦水害探測中的應(yīng)用[J].山西能源學(xué)院學(xué)報，2021,34(04):10-12.王進良.煤礦防治水工作常見問題與解決對策[J].能源與節(jié)能，2021(03):32-3