徐宏甫

【摘要】為解決鉆孔施工過程中鉆孔實(shí)際運(yùn)行軌跡與設(shè)計(jì)軌跡誤差問題，使用測(cè)斜儀在鉆孔施工后進(jìn)行測(cè)斜，測(cè)量鉆孔實(shí)際運(yùn)行軌跡。通過在告成煤礦各種鉆孔和巖層中的運(yùn)用總結(jié)，能夠熟練運(yùn)用測(cè)斜儀，從而為安全生產(chǎn)提供可靠有效的鉆探資料。此文為測(cè)斜儀在巷道探透中的使用。

【關(guān)鍵詞】鉆探；巖性；測(cè)斜；誤差

1.前言

在煤礦生產(chǎn)過程中，巷道掘進(jìn)與工作面回采，都需要鉆探進(jìn)行超前探測(cè)、底板注漿加固或瓦斯抽放等，因此鉆探技術(shù)與煤礦安全生產(chǎn)有著密切不可分割的關(guān)系。但在實(shí)際操作過程中，往往會(huì)受巖石巖性、鉆進(jìn)壓力、鉆進(jìn)深度等因素影響，導(dǎo)致鉆孔開孔方位及傾角與實(shí)際鉆進(jìn)致終孔探測(cè)結(jié)果不同，從而給巷道安全掘進(jìn)提供資料不太精確，給底板注漿或瓦斯抽采達(dá)不到預(yù)期效果。

為解決這一難題，告成礦引進(jìn)一臺(tái)YHQ-X（C）全方位鉆孔測(cè)斜儀（簡(jiǎn)稱測(cè)斜儀），它是由同部機(jī)和探管兩部分組成，攜帶方便，操作簡(jiǎn)單，專用于煤礦井下水平鉆孔或定向鉆孔的測(cè)斜，角度均方誤差±0.3°，方位均方差±2°耐水壓力≥12MPa。經(jīng)過在21061下底抽巷底板加固鉆孔、23041下底抽巷瓦斯抽放鉆孔和-410水平大巷探透鉆孔等多個(gè)地點(diǎn)不同性質(zhì)鉆孔中的運(yùn)用，能夠熟練運(yùn)用測(cè)斜儀，成為煤礦安全生產(chǎn)的導(dǎo)盲棍。

2.工程概述

告成煤礦南翼副井是告成煤礦由120萬噸升級(jí)改造為150萬噸大型礦井的一項(xiàng)重要工程。而告成煤礦-410m水平運(yùn)輸北大巷與南翼副井的南大巷的貫通標(biāo)志著此項(xiàng)工程的基本完工。為確保該巷順利貫通，在巷道剩余55m時(shí)進(jìn)行鉆探后，又采用YHQ-X（C）全方位鉆孔測(cè)斜儀進(jìn)行了井下鉆孔測(cè)斜，于2015年12月4日，完成了數(shù)據(jù)采集與資料收集工作，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理、分析、解釋，得出測(cè)斜成果。

3.全方位鉆孔測(cè)斜儀的運(yùn)用

3.1 鉆孔測(cè)斜儀組成及工作原理。全方位鉆孔測(cè)斜儀由同步機(jī)和探管以及它們之間的通信線組成。探管主要由采集單片機(jī)、傾角和側(cè)向傳感器、存儲(chǔ)器、通信接口及電源電路等組成，同步機(jī)由單片機(jī)、鍵盤、顯示器、存貯器、通信接口及電源電路等組成。探管的主要功能是采集傳感器電信號(hào)，并將采樣的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器中，同步機(jī)的主要功能是向探管發(fā)送命令和數(shù)據(jù)處理。

系統(tǒng)采用定點(diǎn)連續(xù)測(cè)量的工作方式，同步機(jī)和探管實(shí)現(xiàn)同步工作后，將探管連接到鉆桿上，送入欲測(cè)處進(jìn)行測(cè)量，探管采集數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)，同步機(jī)記錄測(cè)點(diǎn)的有效性，測(cè)點(diǎn)的孔深通過測(cè)量鉆桿的長(zhǎng)度確定；鉆孔測(cè)量完畢，取出探管，并于同步機(jī)通信，同步機(jī)計(jì)算并顯示測(cè)量結(jié)果。也可將同步機(jī)與計(jì)算機(jī)通信，生成鉆孔軌跡三視圖和立體圖。

3.2 儀器簡(jiǎn)介。YHQ-X（C）全方位鉆孔測(cè)斜儀由中煤科工集團(tuán)西安研究院研發(fā)，通過連續(xù)測(cè)點(diǎn)來測(cè)量鉆孔的傾斜情況，該儀器采用礦用本質(zhì)安全型防爆設(shè)計(jì)，體積小、易攜帶、易操作、施工方便，配套軟件具有數(shù)據(jù)精細(xì)處理、自動(dòng)成圖的功能，通過簡(jiǎn)單處理自動(dòng)生成直觀易解釋的平面圖、剖面圖、正視圖及三維軌跡圖。

3.4 測(cè)量方法及測(cè)深。鉆探設(shè)備使用2300型框架鉆機(jī)，63mm鉆桿，75mm鉆頭鉆進(jìn)，成孔退桿后，將探管與同步機(jī)同步后安裝在鉆桿上，由鉆機(jī)接裝鉆桿向孔內(nèi)順探管，進(jìn)行測(cè)量?？卓谔焦芡耆M(jìn)入后采集第一個(gè)數(shù)據(jù)，往后每3米采集一個(gè)數(shù)據(jù)，采集到第19個(gè)數(shù)據(jù)，即孔深55米時(shí)，最后1.5米探透，停止采集數(shù)據(jù)。本次采集數(shù)據(jù)20個(gè)，孔深56.5米，測(cè)量結(jié)果出。

4.成果分析

本次共分析數(shù)據(jù)20個(gè)，鉆孔方位在215.47～217.09°，傾角在-1.62～+1.00°，平均方位是216.36°，平均傾角是-0.45°。開孔方位及傾角可能有誤差，19米處鉆機(jī)操作有誤，傾角有誤差，經(jīng)調(diào)整后開孔方位調(diào)整為216°，傾角調(diào)整為1°，19米處傾角調(diào)整為-0.5°，本次探測(cè)成果見圖1。

根據(jù)該巷實(shí)揭地質(zhì)資料及鉆孔資料分析，本次鉆探全孔為L(zhǎng)7灰?guī)r，結(jié)合其它鉆孔探測(cè)結(jié)果及記錄推進(jìn)壓力總結(jié)，L7灰?guī)r鉆進(jìn)期間，推進(jìn)壓力不能大于5MPa，否則實(shí)際鉆探軌跡與設(shè)計(jì)終孔位置偏差較大，如遇到軟硬巖交接位置，偏差將會(huì)更大。

圖1 三維軌跡圖

5.結(jié)論

鉆孔設(shè)計(jì)方位215°，傾角+1°，實(shí)際鉆孔方位216.36°，傾角-0.45°。鉆孔施工56.5m探透與設(shè)計(jì)相比較，向下偏移1.5米，向左偏移2米。

將探測(cè)結(jié)果與地測(cè)科測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行核對(duì)，基本吻合，最后于2015年12月29日順利貫通，經(jīng)2016年1月5日進(jìn)行導(dǎo)線聯(lián)測(cè)，檢測(cè)南翼副井的中線點(diǎn)結(jié)果，在貫通點(diǎn)向南20米位置中線點(diǎn)東偏0.065米，在南翼北大巷最后一次變向位置中線點(diǎn)東偏0.062米，貫通成果滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，高程閉合差為：±3.3cm，滿足并優(yōu)于設(shè)計(jì)和規(guī)范要求的高程精度。測(cè)斜儀成功運(yùn)用于-410水平大巷，使探注隊(duì)對(duì)鉆孔施工精度方面登上一個(gè)新的臺(tái)階。