煤矿定向大直径排水孔钻探工程施工技术分析

摘 要：随着科学技术的快速发展，煤矿开采技术也取得了显著提升，煤矿开采深度逐渐加大，工程施工条件越来越复杂，在开采过程中，将会面临很多的复杂因素，给工程预埋了很大的安全隐患。因此，施工单位应该高度重视定向大直径工程孔的重要性，不断提升自身的工程孔施工技术，这样可以确保煤矿开采工程实现安全生产。

关键词：煤矿；大直径；定向排水孔；钻探工程；施工技术

本文重点研究对象是，煤矿开采工程中的大直径定向排水孔工程，具体分析了该工程的施工难点，并对该工程的施工技术进行了深入探究，以期可以提高我国煤矿开采单位的工程孔施工技术水平。

一、煤矿大直径排水孔定向钻探工程的施工难点

煤矿在开采施工中，随着工程的不断深入，施工地理环境越来越复杂，工程常常面临着通风、排水以及瓦斯等问题，如果没有采取合理的措施进行有效解决，极易诱发工程安全事故。

在钻孔工程施工中，施工人员需要注意三点，一是在钻孔时，要先准确掌握钻孔的功能，对工程施工区域进行细致勘测，然后参考科学数据，设计施工方案，这样可以有效提高设计方案的可行性。然后严格遵照设计方案的要求，进行钻孔，孔径大小应在649mm左右，孔深不能超过160m，要对靶心位置进行严格掌控，确保其处于井下排水硐室上方即可；二是要对所钻孔的终孔进行准确检测，确保其孔斜率不超过0.49%；三是要对钢管进行严格选择，不仅要保证其无缝隙，还要保证钢管规格符合工程标准需求，然后再将其下入成孔内，钢管与钻孔间的缝隙要进行密实处理，可以采用水泥浆液进行固结。

根据采矿钻孔工程施工现场的地质条件，可以将其划分为基岩段工程与土层段工程。首先，土层段。土层段包括两个部分，分别是粘土层、黄土层，普遍来说，粘土层会厚于黄土层，土层段的厚度在52米左右。基岩段中含有多种岩性，例如，泥岩、细粒砂岩、中粒砂岩以及深灰色粉砂岩等，其厚度约为土层段的两倍。这两种钻孔工程在施工过程中，具有很大的困难性，主要包括垂直度、孔径、排水孔以及钢管四方面。首先，垂直度高，在钻孔过程中，必须确保钻孔处于靶心位置，只有这样的钻孔才符合工程需求，其他的只能作为废孔进行掩埋处理。因为只有保证孔的垂直度，才能确保钢管能够顺利放入到钻孔中，如果钻孔垂直度不够，钢管不能正常下放，将会导致工程效能无法全面发挥；其次，孔径，因为需要下放无缝钢管，并在钢管与孔径间用水泥浆液进行有效固结，所以，在施工过程中，要对钻孔孔径进行严格掌控，否则会出现钢管无法下放，或是无法实施固结处理等现象；然后，排水孔，钻孔上半段工程属于土层段工程，结构稳定性较差，非常容易出现坍塌等情况，易致使钻头出现堵塞情况；而钻孔下半段工程属于基岩层工程，由于地质结构多为岩性，坚硬度较强，在钻孔过程中，很难对孔斜率进行准确掌控，易造成钻孔倾斜度较大的现象；最后，钢管，由于钻孔具有很高的垂直度，所以，在对钢管进行焊接时，要确保钢管拥有良好的垂直度，只有这样，才能保证钢管在钻孔内实现顺利下放。

二、煤矿大直径排水孔定向钻探工程的施工技术

（一）钻孔技术

钻孔技术主要分为两方面，分别是防斜钻进技术、扩孔工艺。在实施防斜钻进技术时，首先要在开孔时对全站仪进行精准定位。将钻机安置在设计位置，并在其主要受力地区下垫置枕木，继而将桅杆升起，启用两台全站仪，要注意全站仪的布局位置，确保二者处于同一平面，并属于互相垂直的关系，这样可以对桅杆以及钻孔的垂直度进行有效矫正。其次，导向孔采取小口径方式。钻孔施工过程中，无法一次性实现大直径钻孔，因此，可以采用小口径钻孔的方式，先钻出一个小口径的孔作为导向孔，确保导向孔的倾斜率与工程需求相符，然后沿着导向孔进行钻进，便可实现大直径钻孔，并且该钻孔的垂直效果较好。

在实施扩孔工艺时，首先要对钻头进行严格选择，基本要求有五个。一是在土层段工程中，三翼钻头具有良好的使用优势，应用该种钻头，可以有效避免钻头出现堵塞现象；二是在基岩段工程中，岩性强度较大，要首选镶齿牙轮钻头；三是在选择扩孔钻头时，要确保牙轮掌组焊与导向孔施工相同；四是组焊要确保共心、外径一致、焊后高度相同以及掌轮新旧程度相同等，这有这样才能有效避免牙轮在使用中出现安全故障；五是牙轮钻头中的牙轮要确保呈均匀状进行分布，并按照顺时针的方向进行单行排列。选择适宜的钻头后，要在该钻头前安装引导钻头，一般而言，引导钻头即一级直径钻头。与此同时，要将导向装置安设在扩孔钻头上，导向装置要保持与扩孔钻头处于同一等级，这样可以有效避免钻孔出现弯曲等情况，对钻杆而言，也有一定的稳定作用。

（二）安装技术

安装技术分为管道安装、管道连接、管道安放以及固管注浆四个环节。在管道安装环节，要通过套管导正法对管道进行焊接连接，然后利用重型汽车对固定夹板进行起吊安放。在管道连接方面，要对无缝钢管的规格进行精确掌控，确保符合钻孔工程的标准要求，然后将钢管分别放入管道的接头外壁中，通过手动电弧焊技术对钢管进行连接。在管道安放环节，要合理利用高强度钢夹板对管道进行夹持，这样可以确保施工安全，安放过程中，要将导向椎管安装在管道下部，可以避免管道破坏孔壁。在固管注浆环节，管道放置位置要比设计方案中的位置深1.8米左右，在管道下部的外壁处，要进行防水处理，例如，裹缠防水胶带，裹缠高度约为0.9米左右，然后将管道上移，使其所处位置与设计位置相同，在管道与钻孔间的空隙处灌注水泥浆液，对管道进行固管处理。

结语：

本文对煤矿大直径排水孔定向钻探工程的施工难点以及施工技术进行了具体分析，以期可以有效消除煤矿开采工程中的安全隐患，为工作人员的生命健康提供技术保障，实现安全生产，提升开采单位的经济效益以及社会效益。

参考文献

[1]赵冬.煤矿定向大直径排水孔钻探工程施工技术研究[J].科技创新与应用，2015（07）.

[2]刘文革，曹继玉，刘春明.集束式反井气动潜孔锤钻进工艺在大口径煤矿排水孔施工中的应用[J].中国煤炭地质，2015（03）.