CN103104289B - 一种矿井水害治理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的技术方案提供一种矿井水害治理方法，包括以下步骤：选择钻场的位置，在工作面上布置钻孔的位置，设计钻孔轨迹；利用钻机将螺杆马达向所述钻孔内推进，向所述螺杆马达中注入高压水，所述螺杆马达带动钻头切削岩石；切削岩石的同时，测量所述钻头的倾角和方位角，根据测量数据和所述钻孔轨迹来控制所述钻头的钻进方向；所述钻头达到含水层后形成疏水通道，所述含水层中通过所述疏水通道放水。由于利用螺杆马达进行钻孔，可实现钻孔深、成本低、疏放水时间长的效果；同时，钻孔的同时测量钻头的角度，不断调整钻头的钻孔方向，实现钻孔在含水层中穿梭的距离较长，达到较好的疏放水效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种矿井水害治理方法。
背景技术
近年来，随着矿井机械化进程的加速，矿井开采的速度日益加快，随之而来的是日益严重的安全问题，而矿井水害是矿井开采的重大危害之一。原有的疏放水技术已无法满足现有的需求，面对日益严峻的矿井水害，新技术、新方法、新工艺的出现已成为当前的迫切需求。
目前水害治理主要通过常规钻机在井下巷道或石门中向顶板含水层施工大角度仰角钻孔提前疏放顶板水的传统工艺方法。采用此方法，施工的钻孔长度短，钻孔轨迹不可控制，且井下常规钻孔只有在开采巷道形成后方能进行施工，布置疏放水钻孔较多、成本较大、疏放水时间有限、疏放水效果不好，不能从根本上解决矿井水害问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种钻孔深、成本低、疏放水时间长的矿井水害治理方法。
本发明的技术方案提供一种矿井水害治理方法，包括以下步骤：选择钻场的位置，在工作面上布置钻孔的位置，设计钻孔轨迹；利用钻机将螺杆马达向所述钻孔内推进，向所述螺杆马达中注入高压水，所述螺杆马达带动钻头切削岩石；切削岩石的同时，测量所述钻头的倾角和方位角，根据测量数据和所述钻孔轨迹来控制所述钻头的钻进方向；所述钻头达到含水层后形成疏水通道，所述含水层中通过所述疏水通道放水。
优选地，所述钻场的位置高度低于所述工作面的位置高度，所述钻场与所述钻孔之间的垂深小于90m。
优选地，所述钻场的周围设有排水通路。
优选地，所述工作面上开设有多个所述钻孔，相邻所述钻孔之间的距离为40m。
优选地，所述钻机为ZDY6000LD型号的钻机。
优选地，所述切削岩石的同时，测量所述钻头的倾角和方位角，根据测量数据和所述钻孔轨迹来控制所述钻头的钻进方向的步骤进一步包括：设置在孔外的测量仪通过通缆钻杆向孔内的测斜仪发出测量信号；所述测斜仪接收到测量信号后，测量其所在位置的倾角和方位角，再通过所述通缆钻杆将测量数据传输给所述测量仪；所述测量仪读取测量数据，并与所述钻孔轨迹进行比较，计算出钻头实际所在位置与设计所在位置的偏差；根据所述偏差，操作人员根据偏差情况调整所述钻头的角度。
优选地，所述钻孔与所述工作面之间的开孔倾角小于或等于30°。
优选地，所述含水层施工放水孔前，还包括以下步骤：对所述钻孔进行扩孔；将封孔管放入所述钻孔内；利用高分子封孔材料将所述封孔管固定到所述钻孔的孔壁上；将水泥浆液注入所述封孔管与所述孔壁之间。
优选地，所述疏水通道包括分支疏水通道。
采用上述技术方案后，具有如下有益效果：由于利用螺杆马达进行钻孔，可实现钻孔深、成本低、疏放水时间长的效果；同时，钻孔的同时测量钻头的角度，不断调整钻头的钻孔方向，实现钻孔在含水层中穿梭的距离较长，达到较好的疏放水效果。
附图说明
图1是本发明一实施例中矿井水害治理方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，矿井水害治理方法包括以下步骤：
S101：选择钻场的位置，在工作面上布置钻孔的位置，设计钻孔轨迹。钻场为操作时工作人员和设备所在的位置。工作面为钻孔开设的位置。实际应用中，根据矿井地质情况、储存水情况、巷道开拓情况、矿井排水情况、矿井安全情况等来选择所述钻场的位置，布置所述钻孔的位置和设计所述钻孔轨迹。
较佳地，所述钻场的位置高度低于所述工作面的位置高度，所述钻场与所述钻孔之间的距离小于90m。
较佳地，所述钻孔与所述工作面之间的开孔倾角小于或等于30°，能最快使钻孔到达含水层，避免浪费钻孔进尺。钻孔的其他参数（例如：左右偏差、上下偏差）要根据含水层的变化而发生变化。
较佳地，所述钻场的周围设有排水通路，能够及时将钻孔内排出的水排出矿井。
较佳地，所述工作面上开设有多个所述钻孔，相邻所述钻孔之间的距离为40m。钻孔的间距为40米，能够有效的疏放工作面的水量。
较佳地，所述钻机为ZDY6000LD型号的钻机。ZDY6000LD钻机具有扭矩大，自带履带移动方便、操作简单，安全性能好的特点，它包括履带车体、主机、操作台、泵站。当然也可以使用其它适用于岩石钻孔的钻机进行代替。
S102：利用钻机将螺杆马达向所述钻孔内推进，向所述螺杆马达中注入高压水，所述螺杆马达带动钻头切削岩石。螺杆马达通入高压水后，会带动钻头进行高速旋转，从而切削岩石。而岩层的硬度系数较大，使用大功率的螺杆马达可实现在f≥5.0岩层中可钻，在岩层中孔深能够达到600m。
S103：切削岩石的同时，测量所述钻头的倾角和方位角，根据测量数据和所述钻孔轨迹来控制所述钻头的钻进方向。
优选地，上述步骤进一步包括：设置在孔外的测量仪通过通缆钻杆向孔内的测斜仪发出测量信号；所述测斜仪接收到测量信号后，测量其所在位置的倾角和方位角，再通过所述通缆钻杆将测量数据传输给所述测量仪；所述测量仪读取测量数据，并与所述钻孔轨迹进行比较，计算出钻头实际所在位置与设计所在位置的偏差；根据所述偏差，操作人员根据偏差情况调整所述钻头的角度。测斜仪可以测量孔内任何位置的倾角及方位角，通缆钻杆是一种特殊的钻杆，它可以用于信号传递。利用随钻测量的方式可以随时测量钻头的倾角及方位角，通过计算可以得出钻头的所在位置。实现实际钻孔轨迹与设计钻孔轨迹相一致，使疏水通道最长，疏放水量达到最大，疏放水效果达到最佳。
S104：所述钻头达到含水层后形成疏水通道，所述含水层中通过所述疏水通道放水。
优选地，施工所述含水层放水孔前，还包括以下步骤：对所述钻孔进行扩孔，扩孔是为了封孔，封孔长度首先要不小于煤矿防治水规定的封孔长度，有要根据地层情况进行加长；将封孔管放入所述钻孔内；利用高分子封孔材料将所述封孔管固定到所述钻孔的孔壁上，高分子封孔材料可以为赛瑞A胶及B胶，赛瑞A胶及B胶混合后具有固结时间短，抗拉及抗压强度高的优点；将水泥浆液注入所述封孔管与所述孔壁之间，凝固24小时后达到固孔的目的。
优选地，所述疏水通道包括分支疏水通道，它是在钻孔倾角上升段利用螺杆马达自身携带的1.25度的弯角的设计所实施的，在开分支时，将螺杆马达的弯角朝下，将钻进的速度减小，从而达到开分支的目的，增加疏水通道，提高疏水效果。
综上所述，利用常规探放水技术解决矿井中工作面的水害治理时，需要在工作面的机巷及风巷内布置大量的钻场（根据实际情况，一般在50米---100米之间），每个钻场都要布置三个以上的钻孔。而本发明在治理工作面水害时，选择合适的钻场后，仅需两到三个钻场就可以完成工作面的水害防治。从而减少了钻孔工程量及钻场数量，使成本降低。
常规探放水技术必须自工作面的机巷及风巷形成以后才可施工疏放水钻孔，而本发明则不同，由于可以达到较深的钻孔深度，它可以在工作面附近的任何具备条件的巷道内施工，即可以提前施工疏放水钻孔，又可以为巷道的开拓提供安全保障。另外，与常规疏放水技术相比，在同一个工作面内定向疏放水钻孔所施工的工程量少。
本发明可以随时测量钻头的倾角及方位角，通过计算后可以有效控制钻头的钻进方向，从而是钻孔沿着含水层进行施工，从而提高水的疏放量，而常规疏放水技术无法控制钻孔的钻进方向，从而导致钻孔在含水层中穿梭的距离较短，达不到很好的疏放水效果。
以上所述的仅是本发明的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本发明原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种矿井水害治理方法，包括以下步骤：
选择钻场的位置，在工作面上布置钻孔的位置，设计钻孔轨迹；
利用钻机将螺杆马达向所述钻孔内推进，向所述螺杆马达中注入高压水，所述螺杆马达带动钻头切削岩石；
切削岩石的同时，测量所述钻头的倾角和方位角，根据测量数据和所述钻孔轨迹来控制所述钻头的钻进方向；所述钻孔与所述工作面之间的开孔倾角小于或等于30°；
所述钻头达到含水层后形成疏水通道，所述含水层中通过所述疏水通道放水；
所述疏水通道还包括分支疏水通道,所述分支疏水通道是在所述钻孔的倾角上升段利用所述螺杆马达自身携带的1.25度的弯角的设计所实施的，在开所述分支疏水通道时，将所述螺杆马达的所述弯角朝下，将钻进的速度减小，来开所述分支疏水通道。
2.根据权利要求1所述的矿井水害治理方法，其特征在于，所述钻场的位置高度低于所述工作面的位置高度，所述钻场与所述钻孔之间的垂深小于90m。
3.根据权利要求1所述的矿井水害治理方法，其特征在于，所述钻场的周围设有排水通路。
4.根据权利要求1所述的矿井水害治理方法，其特征在于，所述工作面上开设有多个所述钻孔，相邻所述钻孔之间的距离为40m。
5.根据权利要求1所述的矿井水害治理方法，其特征在于，所述钻机为ZDY6000LD型号的钻机。
6.根据权利要求1所述的矿井水害治理方法，其特征在于，所述切削岩石的同时，测量所述钻头的倾角和方位角，根据测量数据和所述钻孔轨迹来控制所述钻头的钻进方向的步骤进一步包括：
设置在孔外的测量仪通过通缆钻杆向孔内的测斜仪发出测量信号；
所述测斜仪接收到测量信号后，测量其所在位置的倾角和方位角，再通过所述通缆钻杆将测量数据传输给所述测量仪；
所述测量仪读取测量数据，并与所述钻孔轨迹进行比较，计算出钻头实际所在位置与设计所在位置的偏差；
根据所述偏差，操作人员根据偏差调整所述钻头到相应的角度。
7.根据权利要求1所述的矿井水害治理方法，其特征在于，所述含水层施工放水孔前，还包括以下步骤：
对所述钻孔进行扩孔；
将封孔管放入所述钻孔内；
利用高分子封孔材料将所述封孔管固定到所述钻孔的孔壁上；
将水泥浆液注入所述封孔管与所述孔壁之间。
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