劉務全

(晉能控股煤業(yè)集團 云崗礦地測科，山西 大同 037017)

云岡礦位于山西省大同市，隸屬于同煤集團。該礦12號層410盤區(qū)81010工作面為煤柱回采工作面，由南向北開采，工作面走向長635 m，傾向長46 m，平均煤層厚度為4.5 m。直接頂平均厚度為24.74 m，為粉細砂巖互層；直接底平均厚度為4.79 m，為細粉砂巖互層。工作面上覆2號層、3號層、7號層、8號層，其中2號層、8號層未開拓，3號層、7號層為采空區(qū)，通過分析煤層底板等高線和充水性，發(fā)現(xiàn)3號層、7號層采空區(qū)存在少量積水，為保證工作面回采工作順利進行，需進行探放水工作。

1 鉆孔設計

為疏放81010工作面上覆采空區(qū)積水，首先需要合理設計、布置探放水鉆孔，本次共設計了7個鉆孔，1～6號孔探放上覆7號層采空區(qū)的積水，7號孔探放上覆3號層采空區(qū)的積水，各鉆孔設計參數(shù)見表1。探放水鉆孔采用TUX-75型鉆機，開孔時先用D108 mm鉆頭進行擴孔作業(yè)，擴孔長度5 m，用于安設閘門和止水套管。在止水套管耐壓試驗合格后，鉆機換用直徑42 mm的鉆桿、直徑60 mm鉆頭繼續(xù)鉆進[1]，并需經(jīng)常檢查止水套管的耐壓情況。

表1 1～7號探放水鉆孔設計參數(shù)

2 YCJ90/360礦用鉆孔測井分析儀的應用

通常鉆工施工過程中，由于井下地質結構復雜，鉆孔易出現(xiàn)偏斜，井下鉆孔常出現(xiàn)鉆探結果不能解釋的現(xiàn)象，造成巨大的人力、財力浪費[3]。為了有效地防止鉆孔偏斜，施工中應用了YCJ90/360礦用鉆孔測井分析儀，用以采集鉆孔信息、調整鉆進軌跡。

2.1 工作原理

YCJ90/360礦用鉆孔測井分析儀由軟硬件組成，工作原理是通過硬件對鉆孔軌跡等信息進行采集，然后軟件分析鉆孔的實際參數(shù)以及揭露地層的結構特征、孔壁特征，并能夠形成鉆孔巖性柱狀圖、孔斜剖面圖、孔斜平面圖、地質預測剖面圖原型等圖件，如圖1所示。通過實際探測的鉆孔信息，施工中可及時矯正鉆進軌跡的偏差，從而提高鉆孔疏放采空區(qū)積水的效果[2-4]。

圖1 YCJ90/360礦用鉆孔測井分析儀工作原理

2.2 試驗施工

本次工程施工時，首先用7號孔進行了施工試驗，鉆進過程未使用測井技術。鉆孔完成鉆探后，探測發(fā)現(xiàn)終孔實際位置與設計位置存在有偏差，如圖2所示。

由圖2可以看出，終孔位置不準確，鉆孔實際軌跡2號線與設計軌跡1號線在套管內只有部分重合，發(fā)生了很大的孔內偏移，偏斜角度最大達到17°，有18.79 m的偏斜距離，將會對探放水效果造成嚴重的影響。分析其產生原因，可能是機坪位置地基軟硬不均勻，鉆孔地面出現(xiàn)沉降偏斜，且鉆機壓力、轉速過大，在地層軟硬變層時未作出合理調整，使得鉆孔出現(xiàn)偏斜。

圖2 試驗施工7號鉆孔軌跡平面示意(m)

2.3 測井施工

7號孔的試驗施工證明，不采用測井技術難免會發(fā)生鉆孔偏斜。YCJ90/360礦用鉆孔測井分析儀，具有采集鉆孔信息、調整鉆進軌跡的功能，因此調整施工方案后，在鉆探過程中應用了YCJ90/360礦用鉆孔測井分析儀，對鉆孔發(fā)生的偏移及時進行了調整，并得到了合格的成孔效果。

以7號孔為例(如圖3所示)，分析應用分析儀后7號鉆孔的施工軌跡：圖4中1號線為7號孔鉆探設計軌跡，2號線為實際施工的軌跡圖，可見采用礦用鉆孔測井分析儀后，鉆孔成孔效果良好、偏斜量較小，實際軌跡與設計軌跡基本符合。

圖3 正式施工7號鉆孔軌跡平面

應用YCJ90/360礦用鉆孔測井分析儀，不僅良好控制了鉆孔軌跡，采集各種信息的同時，也能對鉆孔揭露巖性和孔內情況進行探測。圖4是7號鉆孔在53 m處的視頻截圖。由圖3可知，7號鉆孔在53 m處有巖溶裂隙發(fā)育，經(jīng)整個施工過程的探測，7號鉆孔從53 m處至終孔巖溶裂隙發(fā)育。在后續(xù)疏放水過程中，7號鉆孔從53 m處開始涌水，在87 m處涌水量增加，這與視頻探測結果巖溶裂隙法發(fā)育段相吻合[4]，準確解釋了出水位置和原因。其余6個鉆孔，鉆進情況基本上與7號鉆孔類似。

圖4 7號鉆孔鉆深至53 m處測井視頻

3 探放結果

YCJ90/360礦用鉆孔測井分析儀在81010工作面上覆采空區(qū)積水探放施工中，起到了重要的指導作用，提高了鉆孔施工的可靠性和精確性，很好控制了鉆孔軌跡，對鉆探施工有重要的指導作用[4]。應用測井分析儀施工的81010工作面7個鉆孔，不僅均成孔良好、位置準確，成孔后1號孔平均涌水量45 m3/h，2號孔平均涌水量50 m3/h，3號孔平均涌水量26 m3/h，4號孔平均涌水量45 m3/h，5號孔平均涌水量18 m3/h，6號孔平均涌水量63 m3/h，7號孔平均涌水量53 m3/h，最終疏放水25 000 m3，采空區(qū)的積水得到了充分疏放。

4 結 語

為了疏放81010工作面上覆3號、7號采空區(qū)的積水，本次探放水共設計了7個鉆孔。施工7號試驗孔時，因為未采取測井技術，鉆孔軌跡偏移較大。調整施工方案，應用YCJ90/360礦用鉆孔測井分析儀后，由于能在鉆孔鉆進的過程中實時測量并調整偏差，最終7個鉆孔均成孔準確。

實踐證明，YCJ90/360礦用鉆孔測井分析儀，不僅可以檢測、調整鉆孔軌跡，還可視頻探測分析鉆孔情況、根據(jù)測井曲線分析揭露巖石特性、連續(xù)準確地測量鉆孔深度[5]，提高了鉆探的準確性和可靠性，對礦井采空區(qū)的積水的疏放工作和確保礦井的安全開采也具有重要作用。