1水文地质钻探现状
1.1矿山水文来源
1.1.1地表水及断层水
煤矿地表水,主要指的是天然雨水和江河湖泊中的水资源以及植被根部所储存的水资源,在煤矿开发过程中,会看到煤矿离地表的水深有较大差距,虽然地表水会对矿山供水产生一些危害,但并不会形成过大危害。断层水主要是在断裂中产生的地下水,这类地下水的流动方向很明显,所以,在水文地质钻探过程中着重对周围断层地下水进行研究。而在矿山的施工过程中,勘探技术人员也需要对周围的断层地下水分布状况做出正确研究。
1.1.2地下水
根据岩层构造的性质划分,矿山的地下水主要是由各种类型的饮用水所组成,将它们分为含水层和含水带,水分带中主要在碎岩和黏土所组成,水分层结构如果储水功能不大,也就不能对矿山造成过大冲击,而且如果含水层结构厚度相当小,这类的水分层结构被称之为软水分层结构,但是如果水分带中含有大量石灰石和硅质层,而且含水层结构厚度相当大,一般超过千米,并且裂隙发育得相当完善,呈蜂窝状分布,就很容易获得水化,这类的水分层结构就被称之为重水分层结构,对矿山也将造成很大冲击。
1.2矿山水文地质钻探现状
A)勘察技术人员知识有限,现在,我国不少煤矿公司发展水文地质勘探技术人员知识欠缺,在施工中缺乏较高的责任意识和法律意识,或者在工程建设中出现不符合标准的情况,工程建设中的随意化较大,在实施技术监督的过程中,许多不良行为都得不到有效制止,在后期勘查过程中,提供的报告也不够具体,有的施工者也没有实际掌握勘探井参数,他们就按照以往知识测绘水文地貌曲线图,使得数据分析和实际出现较大差距,造成工程建设无法顺利完成;
B)由于钻山机械设备选型的不合理,在我国许多矿区内水文地质钻探公司普遍实行总承包体制,把施工设备承包给了其他公司,在这种方式下,这些施工公司想要达到最佳的效益,就会设法降低成本,在钻山过程中,采用了成本低廉的机械设备,但并没有针对各个区域内水文特点的不同而更换其他机械设备,设备也都使用同一个机型,造成在实际施工的过程中产生了不少问题,在钻山过程中,由于钻机的钻压和转速都与数值无法相匹配,因此在实际施工中造成了施工效益的降低。同时,第三方施工的钻山机械设备使用时间已经非常久,这种机械设备无法经常进行保养,造成在钻山过程中机械设备非常容易发生各种故障,钻机损坏十分严重,并且泥浆压力相当低;
2矿山水文地质施工及钻探技术
根据矿山地下水层发育特点,针对矿山水文地质钻孔施工中钻孔机械设备的技术需求,提出了钻孔机械装备的优化方案,并对钻孔尺寸、钻孔间距等工艺参数进行了详细的设计;然后,结合矿山地下含水层、隔水层等地质构造特点,对其进行科学预测,为以后钻山技术的应用奠定了科学依据;,根据矿山水文地质工程钻山技术开展过程中可能会发生的事件做出预警,并对其问题作出科学技术解决,以进行此次矿山水文地质工程钻山技术的科研工作。
2.1钻探施工设计与设备优选
钻山施工设计和装备优选是钻山工程建设的重要基石,要实现矿山水文地质工程科学钻山,首先一定要对攻丝、钻具、攻丝间隙等钻山施工参数做出正确设置,对于提升钻山质量、降低钻山施工事故率有着关键意义,所以钻山施工设计和装备优选也是钻山关键技术的主要内容。在对钻山实施工程设计时一定要依据工程建设水文地质资料,在确保钻山实施状态正确的前提下,通过对钻孔构造、钻柱构造、泥浆系统、钻山技术、钻孔装备优选、钻山参数的选择实施工程设计,达到对钻山实施质量、施工效率和技术实施成本的合理控制。
矿山岩层构造因素是钻山施工设计的重点考察因素,岩层构造因素能够为钻山施工设计提出待钻区的水文地质岩性单元的构成与分布规律特点。在钻山过程中,会破坏原有的地层结构,在人为的作用下,会发生人为的破坏。而这种岩石力学特性也将对整个钻孔过程造成重大影响,其中的岩体硬度或者轴向应力将直接影响关联到钻进方式或者效率。而工程建设地下水结构因素一般分为施工含水层、隔水层、顶部等,裂隙型特点或者溶解性的工程建设地下水结构特点将直接关系到钻孔稳定性或者孔内洁净度,所以在进行钻山轨迹的选择中也必须以此为基础;施工含水层结构地质结构特点一般分为岩床位置特点、岩石序列特点或者岩体裂隙特点等,而这种特诊主要是关联到钻山深度选择或者钻具的类型选择;项目的岩体纹理、地质类型、粒度程度或者岩体密度等岩体结构特点会影响到钻速,在对钻速进行参数设置是要重点因此为基础。矿山水文地质工程钻探建设过程中不考虑到矿石组成、地质结构和地质风化等原因,故在这里也不对它做出过多解释。因此,对钻探施工设计时应充分考虑了以上提出的水文地质特点,以进一步提高施工设计的科学化与合理化。
钻山装置选型的科学合理将直接关系到钻山安装效果和产品质量。钻山装备主要是指钻头,在进行钻山装备选型工作时主要根据钻山设计深度、钻孔倾角和设计要求的岩土工程要求等,而孔的设计深度也是钻头选型的主要根据,在一般情况下钻机的钻孔技术能力都要超过原来工程设计的孔深,在面对矿山水文地质工程的特定钻进要求时,要根据选择系数对钻机合理选择。在工程水文、地质构造相对稳定的情况下,选用系数也要小。根据矿山水文地质构造的复杂性,确定了该方案的取值,明确对钻头能力要求,并以为基础上选用合适的钻头。
2.2地层压力预测技术
随着在钻山过程中会出现各种程度的事故,可进行矿山水文地质分析。由于岩层压力变动也会影响到孔内的复杂化,因此,在钻山施工中,土层压力预测技术对于钻山施工安全、有效完成孔是非常必要的。目前国内外已有的各种地层压力预测方法有:仪器测压法、现场水压法、超声波法、密度调节法等。
2.3孔内事故预防与处理技术
因为钻孔过程中会对原有地质构造产生损伤,易于出现孔中事件,所以孔中事件防范和处置技术也是钻山技术之一,在钻孔施工过程中通过制定合理安全措施,能够有效减少孔中事件出现概率,防止钻山报废产生,进而降低钻孔施工损失。
结语
综上所述,根据矿山水文地质工程钻山的施工要求,进行了钻山技术研发,并充分结合了国内前沿的钻山经验,在钻山施工设计与装置优选、土壤地层压力预测、泥浆技术、孔中事件防范及处置技术等方面进行了具体研发,本次成果将对矿山水文地质工程钻山施工方面产生了一定的指导作用。
参考文献
[1]吕杰.矿山水文地质工程钻探关键技术研究[J].科技与创新,2021(17):117-118.
[2]任少鹏.矿山水文地质工程钻探关键技术研究[J].世界有色金属,2020(06):153-154.