全方位钻孔测斜仪在瓦斯抽放钻孔中的应用

2022-09-11

随着煤矿开采深度增加, 煤与瓦斯突出成为制约煤矿安全生产的最大隐患。目前利用采前施工钻孔预抽瓦斯, 降低煤岩层中的瓦斯压力及含量, 仍是防止煤与瓦斯突出的有效措施[1]。但煤岩层内部构造复杂, 如何掌握钻孔钻进方向是否沿预先设计方向钻进, 以达到预期抽放目的, 成为了技术性难题。全方位钻孔测斜仪可根据偏斜轨迹, 掌握施工钻孔钻进的实际控制煤层范围, 及时修改钻孔设计, 避免抽放空白带的发生, 从而解决了这一技术难题。

一、钻孔测斜仪的组成及工作方式

全方位钻孔测斜仪由同步机、探管及配套通信线组成, 仪器配有专用充电器, 如图1所示:

系统采用定点连续测量工作方式, 将同步机和探管用配套通信线连接进行同步, 同步后, 将探管连接到钻杆上, 送入欲测量钻孔进行测量, 探管采集传感器数据, 并储存到存储器中, 同步机则记录测点的有效性, 测量完毕后取出探管, 将探管测斜数据通信到同步机中, 然后由同步机计算并显示测点结果。也可将同步机与电脑连接, 将测斜数据传送到电脑上, 由测斜处理软件对数据进行处理, 绘制三维空间轨迹图[2]。

二、钻孔测斜仪的应用

全方位钻孔测斜仪引进后, 在我矿井下瓦斯底板抽放巷进行了应用, 以下是测斜仪在四水平北翼第一辅助回风巷岩石穿层钻孔的应用情况:

通过设计对钻孔进行测斜可知, 对于倾角偏小的钻孔, 表1、图1所示钻孔设计倾角5°, 方位角125°, 经测斜可知, 实际施工的钻孔倾角在钻进后形成的轨迹与设计的倾角相差较大, 实际施工钻孔向下偏斜12°, 同时, 设计深度越长, 最终的偏差越大。对于倾角偏大, 表2、图2所示钻孔设计倾角49°, 方位角145°。实际施工的钻孔倾角在钻进后形成的轨迹与设计的倾角相差较小, 实际施工钻孔向下偏斜4°, 在设计倾角较大的情况下, 实际施工的倾角偏差度会随着设计深度的增加而增加。在钻孔钻进中从岩段进入煤层时, 倾角变化较大, 钻孔测斜倾角变化的其主要原因是受到钻杆的质量、钻杆重力、岩石分层的强度、煤层与岩层的强度差异性等原因。对于实际施工的钻孔倾角在钻进后形成的轨迹与设计的倾角相差较大的钻孔, 钻孔未达到预定区域, 未能达到预定控制煤层范围, 可修改设计重新补打钻孔, 避免出现瓦斯抽放空白带。