井下巖孔定向鑽進的兩次突破

本文轉自：人民網-安徽頻道

近日，淮河能源控股集團煤業公司勘探分公司在張集礦1715A高抽巷施工的盾構機地質導向鑽孔孔深達1389米。這是繼2020年8月創下1236米的記錄後，再次創造了國內行業井下巖孔定向鑽進孔深新紀錄。

這項技術的突破不僅為井下盾構機掘進提供了安全保障，也為井下定向鑽深孔施工積累了寶貴的經驗和技術，更為煤礦井下地質構造複雜的巷道快速掘進提供了新方案。

近年來，勘探分公司在“行業一流”戰略目標的引領下，聚焦瓦斯、水害等重大災害治理，始終不渝推進技術、管理、制度三大創新，取得了豐碩的成果，突破以孔代巷定向長鑽孔深度和套管長度紀錄4次，打破軟煤定向長鑽孔孔深紀錄3次，近水平定向鑽巖孔孔深1389米、下向灰巖定向長鑽孔孔深890米、軟煤定向順層長鑽孔556米佔據行業第一，鬆軟煤層定點封裝取樣實現國內零的突破……

1236米，搶佔行業制高點

近年來，隨著生產方式轉變加快，盾構機以安全係數高、裝置效能好、智慧化程度高等優勢得到迅速推廣應用，淮河能源控股集團煤業公司先後在顧橋礦、張集礦等，積極推廣應用盾構機。然而，井下地質條件複雜，地層變化、斷層發育以及裂隙水等地質因素直接影響盾構機作業的安全和效率。盾構機的推廣應用，遇到了“攔路虎”。

“推廣應用盾構機，必須突破井下巖孔定向長鑽孔這個嶄新的課題。”勘探分公司井下特鑽工區區長、黨支部書記張凱表示。

如何降服“攔路虎”？關鍵在於超前對地質構造帶進行探查和治理。2020年6月，勘探分公司就嘗試在張集礦1712A高抽巷施工盾構機地質導向注漿鑽孔，預先探明待掘巷道巖性狀況及構造破碎帶發育情況，再對破碎帶進行高壓注漿加固，從而達到超前加固破碎帶的目的，為盾構機安全、快速掘進創造有利條件。

鑽孔深、注漿壓力大等系列難題擺在了眼前，沒有經驗借鑑、沒有先例可循，只能在實踐中不斷探索。鑽孔越深、阻力越大，如何將鑽桿水平鑽進千米深處的預定位置就成問題，容易形成“腸梗阻”。在保證鑽孔施工精度上，隨著鑽孔深度增加，定向難度越來越大，鑽孔軌跡偏差容易超出設計範圍。

“解決‘腸梗阻’問題，我們採取最佳化鑽進與排渣時間的比例，採用複合為主定向糾偏鑽進的方法，試驗了多次，最終形成有效方案。”勘探分公司井下特鑽工區副區長景慎懷介紹，在保證鑽孔施工精度上，採用了全站儀與測量短接對鑽孔精度進行標定，鑽孔施工過程中嚴格控制軌跡偏差，最終解決了問題。

勘探分公司克服了地質條件複雜、鑽孔深、高精度鑽進等諸多難題，歷時61天，2020年8月成功施工了孔深1236米的盾構機地質導向注漿鑽孔，創造了煤礦勘探行業井下巖孔定向鑽進孔深新紀錄。

1389米，再創行業新紀錄

2022年9月，為了驗證盾構機作業的可行性，勘探分公司利用井下定向鑽技術，在張集礦1715A高抽巷掘進前施工地質導向探查鑽孔，預先探明盾構機掘進巷道的巖性及構造發育情況，為盾構機安全高效作業提供技術支撐。

在論證施工方案時，如何選用合適的鑽機及裝置成為了第一道難題。隨著鑽孔深度增大，特別是超過1000米之後，鑽具摩阻增大，鑽機要克服巨大的荷載鑽進，對裝置的鑽進能力要求較高。因此，勘探分公司反覆研究、綜合分析，選擇了ZDY15000LD型定向鑽機，最大扭矩達15000N·m，最大給進力達300KN，較好滿足了施工需要。

隨著鑽孔的延伸，又遭遇了“絆腳石”，當孔深超過1000米之後，鑽桿反扭距增大，螺桿馬達工具面向角測量不準確，難以實現滑動定向鑽進。經多次論證和技術攻關，勘探分公司透過控制鑽進速度和排渣來調整鑽孔傾角。如需降低鑽孔傾角時，則降低鑽進速度，充分排渣，利用鑽桿自重降低傾角；若需增加傾角時，則適當提高鑽進速度，保留部分鑽屑沉澱，利用鑽屑託舉作用使傾角抬高，問題迎刃而解。

問題就像雨後的春筍一樣不斷冒出來。該鑽孔設計成微拱形，最高點與最低點高差達30餘米，容易發生因沉渣造成孔內事故。為解決排渣問題，選用120mmPDC鑽頭配89mm整體式銑槽鑽桿，增加鑽桿抗扭強度，方便鑽孔排渣。其次，適當延長排渣時間，減少孔底沉渣，避免了因沉渣凝結造成孔內事故。

“2022年10月6日，我們在張集礦1715A高抽巷施工的盾構機地質導向鑽孔孔深達1389米，不僅比原1236米紀錄提高了153米，更為盾構機安全、快速掘進提供了堅強保障，掃除了前進障礙。”張凱介紹。

“12343”，煥發發展新活力

發展離不開創新，要想突破性發展，更離不開持續主動創新。

勘探分公司堅持以行業一流目標為牽引，著力構建了“12343”創新格局，以打鑽為一首，以治瓦斯、治水害為兩翼，建立“動力、執行、保障”三大機制，圍繞“保安全、提效率、增效益、強活力”四大創新方向，聚焦打鑽、注漿、物探“三大板塊”，明確了創新工作思路，指明瞭創新攻關方向。

最佳化管理，煥發創新的活力、動力。勘探分公司堅持從激勵上牽引，重獎創新專案及人才，堅持每年七一召開創新表彰大會，推行創新榮譽勳章制度。開展突破性生產獎勵，定期考核創新專案推進情況，對任務指標完不成的進行問責。從組織上完善，完善了以總工程師為首，分管領導、副總工程師分口負責，專業技術人員、優秀大學生、優秀青工等廣泛參與的創新人才體系。從職責上明確，推行專案負責制，明確參與者職責，排定計劃，定期考核，及時驗收。從程式上規範，明確各層次創新專案申報、立項、招標、推進、考核、驗收等程式，保證執行流暢。

“今年，我們表彰了2021年度優秀創新成果10項，創新先進單位4家，創新先進個人10人，優秀‘五小’成果12項，激發了創新熱情，增強了創新活力。”勘探分公司技術管理科科研技術主管魏濤介紹說。

強化保障，啟用人才創新激情。勘探分公司堅持從制度上保障，每年把創新工作納入年度要項工作、重要檔案等，加強組織領導，統籌謀篇佈局。完善了月度創新專案推進會、季度創新成果交流會、年度創新表彰會等會議機制，建立了創新課題容錯、糾錯機制。從經費上保障，堅持黨建出一點、行政撥一點、工會幫一點，積極爭取科研立項和資金扶持，多渠道提供經費保障。從人才上保障，加強領軍人才培養，遴選打鑽、注漿、定向等專業種子人員重點培養，發揮技能大師工作室作用，用好黨員創新工作室，努力建成行業一流的創新人才牽引體系。

“我們將緊盯‘行業一流’戰略目標，認真總結井下巖孔定向鑽進兩次突破的經驗，聚焦制約企業高質量發展的瓦斯、水害等重大災害治理，持續加大創新力度，不斷尋求新的突破。”勘探分公司有關負責人表示。（楊軍 王開心）