1、总第2 11期2023年第8 期技术应用4204工作面1号钻场断层探测施工技术研究谭健（太原煤气化龙泉能源发展有限公司，山西太原0 3 0 3 0 0）摘要：为了探测龙泉矿4 2 0 4 工作面在巷道掘进中揭露的f79、JF 5断层及f75、f 8 1断层在工作面中部是否相连，以及明确断层的产状要素，同时为工作面回采提供可靠依据，决定对4 号煤层进行千米超前钻探。通过钻探结果表明，揭露的f79、JF 5断层及f75、f8 1断层是走向相同的贯穿两条巷道的大断层。关键词：煤矿；千米钻探；断层；施工工艺中图分类号：TD16314204工作面概况龙泉矿4 2 0 4 工作面北部为副斜井，西部紧挨井田
2、边界，东部为北胶带大巷保护煤柱，并与北胶带大巷相接，南部相邻4 2 0 6 工作面未掘进区及一采区未采区 1-2 。走向长度2 0 2 0.9m，倾斜长度2 55m，回采煤层为4 号煤层，平均厚度为6.8 m。4204槽波探测数据处理采用了槽波衰减系数进行解释，并对单炮地震记录的槽波特征进行了分析，此次共解释7 个槽波能量异常区。结合已知地质资料,对异常区域进行如下解释：1)DZ1异常：位于4 2 0 4 工作面胶带顺槽，距离胶带顺槽0 8 0 m，呈条带状，距离切眼156 2 8 0 m，在工作面内延伸约110 m，与胶带顺槽走向夹角约4 4。经分析推断解释为断层（落差小于1/2 煤厚）。2
3、)DZ2异常：位于4 2 0 4 辅运顺槽，距离辅运顺槽061m，距离切眼3 0 1 3 58 m，呈条带状，在工作面内延伸至胶带顺槽，与辅运顺槽走向夹角约3 8。经分析推断解释为断层（落差大于1/2 煤厚）。3)DZ3异常：位于4 2 0 4 辅运顺槽，距离辅运顺槽0101m，距离切眼50 0 6 2 0 m，呈条带状，在工作面内延伸至胶带顺槽，与辅运顺槽走向夹角约52。经分析推断解释为断层（落差大于1/2 煤厚）。除异常区外，共有6 处断层在巷道掘进期间均已揭露，为了探测4 2 0 4 工作面在巷道掘进揭露的f79、JF5断层及f75、f 8 1断层在工作面中部是否相连，且探测出断层的产状
4、要素 3 ,为工作面回采提供可靠依据，需对此区域的4 号煤层进行钻探。2定向钻孔施工2.1定向钻探设备定向钻孔采用VLD-1000型整体式定向钻机进行施工，钻机长度为3.7 2 m，宽度为2.1m,高度为1.6 6 m，采用液压高低挡控制，低速挡转速为0 6 0 0 r/min，高速挡转速为0 12 0 0 r/min，具体参数如表1所示。收稿日期：2 0 2 3-0 1-12作者简介：谭健（1990 一）,男，山西太原人，毕业于中国矿业大学地质工程专业，本科，助理工程师，现就职于太原煤气化龙泉能源发展有限公司地测防治水部，主要从事水文地质技术管理工作。山西冶金ShanxiMetallurgy
5、文献标识码：A液压泵流量/（L/min）最大拉力（推力）/kN钻机尺寸/mm在钻机上安装了1套定向钻进管理系统，该系统主要由探头总成、主机系统两部分组成，其中探头总成主要由7 51F聚焦伽玛感应器、7 50 WL感应器、孔底装置、电池组等部分组成。工作时通过激活孔底装置将定向数据实时上传至主机系统内，主机系统通过专用软件可上传数据、钻孔成像等，系统具体参数如表2 所示。表2 定向钻进管理系统具体参数表参数数值方位角精度/(）0.3T钻头方位滚动精度/（）倾角精度（）0.1输人电压/V1130孔底马达为钻杆钻进提供动力，输出扭矩为1085Nm，钻头速度为16 0 3 50 r/min，最大流量为
6、378L/min,钻头直径为0 10 0 mm。2.2钻孔施工工艺2.2.1移机定位根据钻孔设计的要求和钻机操作规程的规定，将钻机搬移至开孔位置，按照规定方位角和倾角固定钻机,钻机前方距离开孔点煤壁的距离不小于1.5m但不宜大于3 m,开孔高度不得小于1m。2.2.2开孔和扩孔移机定位完成后即可进行开孔扩孔操作。Total 211No.8,2023DOI:10.16525/14-1167/tf.2023.08.087文章编号：16 7 2-1152(2 0 2 3)0 8-0 2 2 0-0 2表1VLD-1000型整体式定向钻机参数表参数数值电机马达功率/kW90主泵189液压水泵90辅助泵
7、40160长度3720宽度2100高度1.660参数数值0.1工作温度/0120实际电流/A502023年第8 期谭健：4 2 0 4 工作面1号钻场断层探测施工技术研究221VLD1000钻机使用98mm打钻钻头和普通钻杆采用旋转钻进方式直接开孔16 m深，然后用153mm扩孔钻头和普通钻杆采用旋转钻进方式直接扩孔15m，最后用193mm扩孔钻头和普通钻杆采用旋转钻进方式继续扩孔15m。2.2.3安装孔口装置先对钻孔进行扫孔，深度应超过孔口管长度0.5m。试验压力必须达到1MPa，稳定3 0 min,孔口管不松动、管壁及管口四周不漏水为耐压试验合格，否则需重新进行注浆,直至合格为止 4 。耐
8、压试验经验收合格后，安装好法兰盘、水压表、高压防水球阀及反喷装置（抗水压1.5MPa），做好防突水准备，而后改用98mm孔径钻开始钻进。2.3钻孔设计为了验证断层在工作面回采煤柱内延伸区域，决定在4 2 0 4 工作面内1号高位钻场进行钻探施工。设计施工2 个钻孔，钻孔编号1号、2 号，钻孔开孔高度为0.5 1.2 m，最大孔深3 4 2 m，探测4 2 0 4 工作面断层走向，钻孔钻进情况如下：1)1#-2钻孔勘查结果：1-2 主分支施工8 个分支，最大孔深3 6 3 m，1号主分支施工进尺为7 59m，钻孔施工至孔深3 0 1m见断层断点。探测断层落差为9.5m，断层倾角6 5，与巷道揭露
9、断层f75倾角相符。所探测断层位于f75与f81之间，落差相对较大，初步推断二者为一个断层。2)1#-3钻孔勘查结果：1-3 主分支施工3 个分支，最大孔深2 0 1m，1号主分支施工进尺为3 0 3 m。钻孔施工至孔深12 3 m见断层断点。探测断层落差为11.8m，与1号主分支探测断层相符，如图1所示。260度9609509209109008.90880096095093094088089096095093092099109008908800270度9602号1-29502号1-19409209109008.9088003钻探效果分析及问题分析3.1钻探效果1)钻孔控制区域内4 号煤层整体
10、走向与采掘平面图煤层等高线基本相同。1号钻孔施工中遇到断层产状要素的实测结果，基本与巷道揭露断层产状要素吻合 5。推测巷道两侧揭露的f79、JF 5断层及f75、f 8 1断层是走向相同的贯穿两条巷道的大断层。2)作出以上推测的原因有二，一是在工作面中部均遇到断层结构，且周围无衍生断层，排除断层交叉的可能；二是探测到f79断层深人工作面内部落差逐步增加，与JF5断层落差吻合，探测到f75断层深人工作面内部落差逐步递减，与f81断层落差吻合。3)根据钻孔实测数据，可以判断出钻孔勘探区域的4 号煤层未发生岩层积水。通过钻孔实测煤岩情况，煤层在断层构造区域有煤层厚度减小的趋势，远离构造区域的煤层厚度
11、基本保持在6 7 m。3.2存在问题1利用千米钻机对4 2 0 4 工作面断层进行探查工作，虽工程前期在矿井地面进行了严格的磁偏角校验，但在实际施工中钻场锚杆等铁质材料以及随钻测量系统精度存在偏差,在推断煤层位置及走向时应同时考虑精度偏差对其分布的影响。2)此次施工采用VLD-1000型履带式液压钻机一岩礼一夹群一煤孔及随钻测量系统 6 。仪器精度：倾角精度0.2,方位1号1-11号1-21号1-3H-11m100孔深m1-11#-1钻场定向钻孔设计剖面图1号1-1H-11m100孔深M1-21#-2钻场定向钻孔设计剖面图号1-1号1号3-31001-31#-3钻场定向钻孔设计剖面图2号132
12、号1-8H11m100孔深1-42#-1钻场定向钻孔设计面图图1钻场定向钻孔剖面示意图精度1.5。开孔孔位偏差：孔位偏差为0.1m，倾角偏差为2，方位偏差为2。靶区偏差：钻孔深200300一岩孔一夹研一煤孔1919382-5号2-61号2-1H-9.5 m2.651号2 一8200300一岩孔一夹一煤孔1号3-2H=11m孔深/M200一岩孔一夹研一煤孔200300度3 0 0 552 m,纵偏移 1m,终孔横偏移为0.8 m。3)在施工钻孔期间，通过对4 号煤层进行勘测，在部分松软煤层或煤岩交界处钻孔存在较大的孔内事故风险，因此钻孔施工速率较慢。4)4号煤层顶板富含岩层积水以及可能存在积水、
13、瓦斯，需要在工程施工前期对孔口安装防喷孔装置和进行打压试验，因此在钻孔施工过程中，需要随时观察和分析孔内各种反馈数据。50度3.3建议1)考虑到定向钻机固有误差的影响，根据实际探测到该区域4 号煤层的情况，建议在工作面进行回采300时，充分考虑断层探测走向等产状要素，合理布置开采工作面。（下转第2 2 4 页）山西冶金224E-mail:第4 6 卷重大意义。5结语切顶卸压技术的不断优化与改进是改善井下施工的安全性及提高作业效率的重要途径，是预防工作面各种突发事故发生的手段，是现代化矿井开采的焦点问题。在科学、有根据、经实践证明的基础上改进切顶卸压方案设计是提高总体施工效率、降低采掘比的关键。
14、为此,在分析2 0 1工作面地质概况基础上，将更优良的切顶卸压预裂切缝技术应用到了金辛达煤矿中2 0 1工作面顺槽中,有效解决了2 0 1工作面顺槽的顶板下沉、底鼓及围岩变形等实际问题，验证了此设计方案的可行性及经济性，有效提高了煤炭回收率，同时该设计有着深远的推广意义。参考文献1朱珍,何满潮，王琦，等.柠条塔煤矿自动成巷无煤柱开采新方法Application Research of 201 Belt Cutting and Roof Pressure Relief Technology in Jinxinda(shanxi Coal Transportation and Marketing
15、Group Jinxinda Coal Industry Co.,Ltd.,Linfen Shanxi 041000,Abstract:In order to solve the current situation of tight mining continuity and significant stress concentration in Jinxinda Coal Industry,andthe problem of serious deformation of surrounding rock in thin coal seam gob-side entry retaining.O
16、n the basis of analyzing the geologicaloverview of the 201 working face of Jinxinda Coal Mine,the better energy-gathering pre-splitting cutting technology was applied to theconstruction technology of the 20i working face along the groove in the Jinxinda Coal Mine,and the experimental results were compared.Theeffect evaluation is carried out to verify the feasibility and economy of this design scheme,which can effectively improve coal recovery.Key words:energy structure;roof cutting and pressure
