对提高矿井钻探进尺效率方法的探讨.pdf

2023年6月下 世界有色金属 135水文地质Hydrogeology对提高矿井钻探进尺效率方法的探讨刘艳杰（新汶矿业集团地质勘探有限责任公司，山东 新泰 2 7 1 2 0 0）摘 要：矿产资源作为国家发展的重要资源之一，虽然在新能源发展的现在，战略价值有所下降，但仍然是不可缺少的能源之一。因此矿产的开采是非常重要的，对于矿山企业来说，矿产开采效率是企业发展的重要因素之一。现阶段在矿产开采的过程中，对于开采的技术和安全都有了更高的要求，开采的标准也越来越严格，钻探进尺技术是矿产开采重要的技术之一，本文就从影响钻探进尺效率因素的角度出发，对提高矿井钻探进尺效率方法进行简单的探讨。关键词：矿井钻探；进尺效率；效率中图分类号：T D 7 4 5 文献标识码：A 文章编号：1 0 0 2-5 0 6 5（2 0 2 3）1 2-0 1 3 5-3Discussion on methods to improve the efficiency of mining drilling footageLIUYan-jie(X i n w e n Mi n i n g G r o u p G e o l o g i c a l E x p l o r a t i o n C o.,L t d,X i n t a i 2 7 1 2 0 0,C h i n a)Abstract:C o a l r e s o u r c e s a s o n e o f t h e i mp o r t a n t r e s o u r c e s o f n a t i o n a l d e v e l o p me n t,a l t h o u g h i n t h e n e w e n e r g y d e v e l o p me n t n o w,t h e s t r a t e g i c v a l u e h a s d e c l i n e d,b u t i t i s s t i l l o n e o f t h e i n d i s p e n s a b l e e n e r g y.T h e r e f o r e,c o a l mi n i n g i s v e r y i mp o r t a n t,f o r c o a l e n t e r p r i s e s,c o a l mi n i n g e f f i c i e n c y i s o n e o f t h e i mp o r t a n t f a c t o r s o f e n t e r p r i s e d e v e l o p me n t.A t p r e s e n t,i n t h e p r o c e s s o f c o a l mi n i n g,t h e r e a r e h i g h e r r e q u i r e me n t s f o r mi n i n g t e c h n o l o g y a n d s a f e t y,a n d t h e mi n i n g s t a n d a r d s a r e b e c o mi n g mo r e a n d mo r e s t r i c t.D r i l l i n g f o o t a g e t e c h n o l o g y i s o n e o f t h e mo s t i mp o r t a n t t e c h n o l o g i e s i n c o a l mi n i n g.T h i s p a p e r s i mp l y d i s c u s s e s t h e me t h o d s o f i mp r o v i n g d r i l l i n g f o o t a g e e f f i c i e n c y i n c o a l mi n e f r o m t h e a n g l e o f i n f l u e n c i n g f a c t o r s o f d r i l l i n g f o o t a g e e f f i c i e n c yKeywords:mi n e d r i l l i n g;F o o t a g e e f f i c i e n c y;e f f i c i e n c y收稿日期：2 0 2 3-0 4作者简介：刘艳杰，男，山东新泰人，生于1 9 8 7 年，大学，工程师，研究方向：煤炭地质测量、工程测量。现阶段矿井开采中的井下钻探工作，一般都是都是在巷道停头迎头进行施工作业的，在这个情况下，矿产开掘进度很大程度上受钻探进尺的影响，钻探进尺的速度越快，开掘的速度也就越快，因此，提高钻探进尺效率直接影响巷道开掘任务。所以对钻探进尺效率的探讨很有必要。1 钻探进尺的含义义图1施工现场示意图钻探进尺石在进行钻探工作中的一个专业术语，以米作为度量单位，表示钻进工作的长度。通常来说，一个作业班钻进的具体长度被称为班进尺，一天进尺长度被称为日进尺，除此之外还有月进尺、年进尺等。还有一个进尺概念就是钻头进尺，钻头进尺表示的是一个钻头所钻进的总深度；进尺是一个工作指标，不进能够反馈钻探计划和核算，定额和统计等，还能反映采掘或钻探工作的进展情况。进尺量可以按每工作循环、昼夜、月、季、年度分别计算。2 影响矿井钻探进尺效率的主要因素2.1 钻探施工时间钻探施工时间的有效利用，是提高钻探进尺效率的最重要前提之一。时间是钻探进尺最为重要的一个因素，施工时间如果得不到保证，那么不管是再好的施工条件，再先进的施工设备也不能保证钻探进尺的效率。所以，施工时间可以采用垒员现场交接班的方式保障。事实上，钻探施工时间对钻探进尺效率的影响是有实例，比如说在08年显德汪矿开采中，北翼轨道石门在实际钻探中，夜班，工作时间为8.5个小时，交班方式为全员现场交接，工作完成后进尺距离为77.2m。而在早班推进中，工作时间为7小时，进尺的距离为61.5m，而且现场没有交班。通过数据说明，在其他施工条件相同的情况下，进尺和时间是成正比的。2.2 钻探设备钻探设备是钻探进尺效率的有效保证，因此，只有严格执行定期检修设备，使钻探设备能够正常稳定运行。才能有限提高钻探进尺的效率。比如说在显德汪矿的钻探作业中，中班的一个运巷施工底板洼浆加固孔做作业中，根据以往的钻探记录和经验上看，一个钻孔为63m的孔深，仅仅需要一个班就能够完成预订的施工钻孔任务。但是由于钻机在实际施工中突发故障，导致实际钻探进尺的距离仅仅只有18米。世界有色金属2023年6月下136水文地质Hydrogeology这都是因为设备出现故障导致钻探进尺的效率受到严重影响。2.3 钻探作业方式的选择钻探进尺效率有效提高的途径就是选择合适的钻探方式。在原有的钻孔作业方式一般都是一个钻孔打完之后再去施工下一个钻孔，这样的方式时间长不说，还存在注浆固管凝固时间方面的问题。如果采取一台机器多孔交叉作业的方式进行钻孔作业，能够有效提高作业的效率，而且能够解决注浆固管凝固问题，使注浆固管凝固的时间内也能够充分利用起来。09年显德汪矿在钻探作业施工过程中，在孔下注浆的过程中，如果按照正常的施工顺序，注浆开始时间是10点半，正常交接班时间还需要3个小时左右，孔口管需要48小时凝固后才能够继续进行施工作业。为了缩短施工时间，加快施工进度，采用一机多孔交叉作业时，另一个孔在凝固的时间内已经进尺15米左右，有限的兼顾了钻探进尺和注浆凝固之间的关系，极大的提高了进尺的效率。图2钻探作业方式现场施工图2.4 人员技术问题在实际钻探的过程中，人员技术问题能够直接影响钻探进尺的效率，经验丰富、技术老练的工作人员能够使钻探事故率有效降低，使钻探进尺效率大大提高。如果技术不熟练，在操作机械的过程中很容易发生机械故障，钻探进尺作业如果发生机械故障，需要大量时间进行故障排查和维修，影响钻探进尺的实际钻进速度。2.5 钻孔塌孔是影响钻探进尺效率的重要原因塌孔是矿山钻进过程中很容易出现的事故，不管是从矿层进行钻进作业，还是从岩层进行钻进作业，都有可能出现塌孔事故，相对来说矿层钻探出现的塌孔事故会更加突出一些。在矿井中如果出现塌孔事故，很容易影响钻探进尺的速度，严重的甚至会出现钻孔报废的情况，这样对钻孔效率是有很大影响的。根据以往的塌孔经验，在塌孔的应对上采取了效的几种措施来防止钻孔塌孔的方法：一是采用二径套管的方法来应对孔口开孔为松软破碎矿层的情况，从而有限的避免钻孔塌孔情况的出现。二是在长距离矿层钻进的过程中，如果是钻孔中间部位，那么就需要加设钻杆，这个时候就需要保证钻杆丝扣处不能出现漏水或者是跑风的情况。如果出现跑风或者是漏水的情况很容易冲塌孔壁的围岩，所以丝扣必须要缠麻。需要注意的是，钻进的过程中要遵循减压不停慢进、一鼓作气，持续不间断运转的操作，对孔内返风返水的情况密切关注，避免出现堵塞的情况。还有就是交接班工作完处理好，避免因为矿层长时间浸泡而塌孔；三是在矿层钻进工作的过程中，排粉方式的原则上最好选择风洗的方式，避免水洗方式有可能存在的各类安全隐患。图3矿层钻进工作现场图3 提高矿井钻探进尺效率的有效途径和方法3.1 精心编制施工安全技术措施施工安全技术措施的编制是非常重要的，对矿的施工有些非常重要的作用，直接关系到矿产开采是否能够正常施工。施工安全技术措施中的巷道施工安全措施是煤矿钻进作业的基础，它是从安全和施工组织以及技术三个方面进行编制的。安全作为编制的首要条件，没有安全就谈不上生产效益，因此在实际编制的过程中，要根据矿井的地址条件，编制住针对性的安全措施和安全防范措施，并认真贯彻落实下去，从而保证巷道施工的安全。工程的不同，也就有不同的技术要求，因此在编制的过程中，技术的要求不仅要明确，更要精准。在施工的过程中，咱严格的按照相关的技术要求和技术标准进行施工，避免出现返工完成资源的浪费。除此之外，施工组织编制也是非常重要的一环，要充分结合实际的情况进行编制，包括施工人员的综合素质，也包括地质条件和工程的运输能力，还要考虑巷道断面的大小等多方面因素，确保施工组织设计能够贴近施工环境，施工管理措施对的实际施工情况，从而保证施工的顺利进行。总的来说一项工程的安全技术措施编制对巷道的施工速度的影响是非常大的，如果编制的相对来说比较合理，那么在实际施工的过程中，整个工作流程显得井井有条，可以说管理的越精细，对于施工来说就会越来越顺利；反之如果不科学不合理，方案不贴合实际，那么很容易造成在实际管理出现混乱，影响施工的质量和安全。3.2 确保循环进尺，提高单进水平循环进尺是一箱非常重要的内容，对进尺的效率和施工的效率有着直接得影响。一个循环进度主要指的是在一定的2023年6月下 世界有色金属 137水文地质Hydrogeology时间内巷道施工完成一个工作量，完成的循环越多，也就意味着在单位时间内的进尺越高。通常来说一个循环主要包括交接班看中心腰线画出断面图按炮眼布置图点出炮眼的位置打眼放炮敲帮问顶临时支护出货支护检查验收质量交班。其中交接班主要是承上启下，要确保交班前后钻进工程的安全、质量、材料及设备运行是否良好。上一个班如果发现问题，要及时和下一个班进行详细说明并向领导汇报，从而将一个施工条件交到下个班手里。在质量方面，要确保前面的施工没有出现返工或者整改得情况，同时巷道和钻进的支护要到位，支护的材料不管是再安装还是在使用上正确，将有可能存在的安全隐患消除掉。同时因为设备对循环进度有着直接的影响，因此在交接班的过程要将设备运行情况交代清楚，减少人为导致设备不稳定运行而造成不必要的影响。看中心腰线是整个巷道在施工中最基本的要求。要求技术人员责任心要强，认真负责，及时校对，确保测点的准确无误。从而使巷道掘进的方向不会出现偏差。否则，如果巷道施工如果出现方向上的偏差，不仅影响施工的质量，而且会造成巷道成型差，导致人、财、物等资源的浪费。严重的甚至会对施工的安全造成威胁。打眼放炮主要是根据炮眼布置图进行打眼，这个过程中首先要保证炮眼位置的精确，其次是要对装药量进行精准的工作。在整个循环的工作量中，出岩工作量要占到整个工作量的40%左右，循环进度的进度很大程度上受到出岩速度高低的影响。而出岩速度受运输能力的直接影响。所以每一个施工工序都会对进尺的效率完成影响。需要注意的是循环进尺受打眼、放炮、排矸、支护这几个环节的影响，只有狠抓这几个环节的施工和管理，才能有限推进进尺的效率。3.3 根据施工条件采取科学的施工方法，提高单进水平提高单进水平可以从以下几个方面着手：一是合理确定炮眼深度和掏槽方式，炮眼深度是一个综合性的问题，必须要结合各方面的因素进行综合性的分析，才能够找到最优值，其中设备条件和循环作业时间是决定性因素。但是当这两项因素不变的情况下，施工人员的技术就变成一个不可控的变量。随着炮眼时间的增加，循环时间要灵活调整，才能保证掘进的效率。除此之外，还有一个影响单进水平的量，那就是最优炮眼深度值，每个工作队由于实际情况的不同，其做代表的最优炮眼深度值也是不仅相同，而要想保证管理有足够的依据支撑，就必须保证每一个施工队都在最优的工作状态下进行工作，本文以西安项目一个区域开拓队为例：其统计数据为以下参数，仅供参考：一是基本情况，开拓队施工所用的凿岩机为YT-27型气腿式凿岩机，使用的装载机为ZYP-17型耙斗装载机，同时工作队还有专业的打眼工进行钻眼操作。工作队最优炮眼深度值应当控制在1.0m1.5m之间，工作循环为每小班循环两次，在一个工作面上同时有2台凿岩机进行施工作业，每一个施工班组进尺为2.0m2.6m左右，在施工的后路进行平行作业，一是锚网支护作业，二是掘进工作面作业，这样能够保证施工速度得到加快，同时施工的成本得到有效的降低。每月的施工成巷进度为180m左右；二是选择合适的掏槽方式，事实1浅议如何提高煤矿钻探进尺效率J.盖相森.科技资讯.2012,第003期.2防探水超前钻探预防塌孔提高进尺效率施工技术研究J.李录民.科技信息.2010,第013期.3地浸砂岩型铀矿钻探现状及提高钻探效率的技术措施J.刘晓阳,李博.探矿工程-岩土钻掘工程.2021,第001期.4潜孔锤的生产效率一种降低水井钻探单位进尺成本的途径J.Mildr.D,刘志方.探矿工程译丛.1996,第001期.上，不同的掏槽方式，对施工掘进的速度是有很大影响的，根据以往的进行经验来看，直眼掏槽的布置一般有以下几个方面：一个方面是如果有软弱土层，那么尽可能井直眼掏槽的位置放在软弱岩层，而且保证在位置上平行炮眼且彼此之间的位置是相等的、二个方面是在装药眼和空眼之间的距离要保证在爆破破碎圈的范围之内，如果采用直径炮眼的方式进行施工，那么彼此之间的间距要控制在炮眼直径的2倍范围以内。一般来说岩层的质地越坚硬，需要打炮眼的间距也就越小，但是其间距不能超过直径空眼的2倍。三个方面是随着施工的不断进行，岩层会越来越硬，这是必然的规律，需要打的炮眼也就会越来越深，在这种情况下，就需要适当的增加空眼的数量，如果情况相反，那么处理方式也截然相反。四个方面是要对炮眼投掷能力进行提高，由于掏槽眼会受到装药结构方面的因素影响，经常采用的方式是反方向连续装药，这种方式在炮眼深度两米以内，是可以的，但是如果超过2m，那么就需要将装药结构进行改变，采用辅助投掷的方式通过正向连续装药的技巧，实现打眼的操作，半空眼加深200mm500mm，那么就需要在加深段装13个药卷。反向装药，并装填一段炮泥，在装药孔起爆之后随即起爆。五个方面是直眼掏槽装药长度一般占炮眼长度的70%80%；三是优先光面爆破，光面爆破是非常有技术含量的，在采用光面爆破时，需要注意以下几个技术要点，才能更好发挥光面爆破的作用：一是根据围岩特点，合理选定周边眼的间距和最小抵抗线，尽最大努力提高钻眼质量；二是 严格控制周边眼的装药量，尽可能将药量沿眼长均匀分布；三是周边眼宜使用小直径药卷和低猛度、低爆速的炸药；四是采用秒延期或毫秒微差有序起爆实现空气间隔装药。4 结语本文探讨了提高矿产钻探进尺效率的方法。通过分析和讨论发现，在钻探作业中，高效率对于降低成本、提高产能以及保障安全至关重要。优化设备和工艺流程是提高钻探进尺效率的关键。采矿施工可以采用现代化的钻机设备，同时改进岩体分析技术，以确保选择合适的钻孔位置和方向。此外，合理安排钻孔参数和优化钻井液配方也能够提高进尺效率。提高钻探进尺效率是采矿工作中的重要任务。通过优化设备和工艺流程、培训和管理人才，以及科学合理的数据管理和利用等方法，可以有效地提高矿产钻探进尺效率，实现高效率、安全可持续的钻探作业。