秦 怡

（中煤科工集團重慶研究院有限公司，重慶 400039）

隨著我國社會主義的建設，人們對于安全性的認識程度越來越高。對于一些危險性較高的行業(yè)來講，在工作過程中不斷提高生產(chǎn)安全性是企業(yè)發(fā)展的根本。特別是在煤礦行業(yè)中，對煤礦地質進行打鉆已經(jīng)成為地質預報的一種重要手段，為了更好地保證打鉆的準確性，需要不斷地對相關技術進行創(chuàng)新和優(yōu)化，以減少實際作業(yè)過程中鉆孔真實軌跡與設計軌跡的偏差，提高相關作業(yè)的安全性。對于煤礦企業(yè)來講，為了提高鉆孔的準確性，往往會采用鉆孔軌道測量技術進行測量。

1 鉆孔軌跡測量方法

現(xiàn)階段，被廣泛使用的鉆孔軌跡測量方法主要有三種，這三種鉆孔軌跡測量方法都是使用的均角全距法[1]。第一種是全方位鉆孔測斜技術，這種測量方法只適合于已經(jīng)成的孔的測量；第二種是隨鉆孔軌跡測量技術，這種方法可以對正在進行鉆孔的孔實現(xiàn)邊打孔邊測量，當鉆退出來之后就可以看到鉆孔的軌跡；第三種技術是無線隨鉆測斜儀技術，這種測量技術比前面的兩種都先進，在邊鉆孔邊測量同時還可以實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)傳輸，也就是說可以實時看到鉆孔時的鉆孔軌跡。

2 全方位鉆孔測斜技術

全方位鉆孔測斜技術在對鉆孔軌跡進行測量時是利用鉆桿推送使其進入道孔內進行軌跡測量，因此只能對已經(jīng)鉆孔完畢并把鉆退出來的孔進行測量。由于探管的外徑是45mm，因此對于所測量的孔來講，其內徑要大于45mm，這樣才能保證探管順利進入孔內。全方位鉆孔測斜技術在測量過程中有優(yōu)點也有缺點。優(yōu)點：首先，這種鉆孔軌跡測量方法不會出現(xiàn)掉鉆的現(xiàn)象；其次，這種方法對設備的損耗比較?。蛔詈?，該技術安全性能較高，成本比較低[2]。缺點：首先，全方位鉆孔測斜技術對于內徑小于45mm 的孔或者是塌孔無法進行軌道測量；其次，該技術需要重復進行送鉆操作，降低了工作效率。

2.1 全方位鉆孔測量裝備

全方位鉆孔測斜儀是由同步機與探管和相應的通信線組成。同步機由單片機、鍵盤、顯示器、存儲器、通信接管等部分組成，在全方位鉆孔測斜過程中主要發(fā)揮向探管發(fā)射命令和數(shù)據(jù)處理的作用[3]。探管主要是由采集單片機傾角、側向傳感器、存儲器、通信接管等部分組成，在全方位鉆孔測斜過程中探管的主要發(fā)揮的作用是采集傳感器電信號，并在存儲器內對采集的數(shù)據(jù)進行存儲。

2.2 全方位鉆孔測斜技術應用實例

在某煤炭進行地質鉆孔軌跡測量時，由于該礦在構造上十分復雜，為了更好地對煤層位置和厚度進行勘測，需要在巷道進行鉆孔找煤，因此利用全方位鉆孔軌跡測量技術對其進行地質鉆孔的軌道測量。在測量時設計傾角為0.00°，方位角為282.00°，磁偏角為-4.50°。具體測量結果如下：

測點1：深度為3.00m，傾角為2.18°，方位角為293.92°，鉆孔南北方向的偏離為1.00m，鉆孔東西方向的偏離為2.83m，鉆孔上下方向的偏離為0.11m；測點2：深度為6.00m，傾角為2.49°，方位角為293.18°，鉆孔南北方向的偏離為1.97m，鉆孔東西方向的偏離為5.66m，鉆孔上下方向的偏離為0.24m；測點4：深度為12.00m，傾角為2.49°，方位角為293.12°，鉆孔南北方向的偏離為3.85m，鉆孔東西方向的偏離為11.35m，鉆孔上下方向的偏離為0.54m；測點6：深度為18.00m，傾角為3.48°，方位角為290.98°，鉆孔南北方向的偏離為3.85m，鉆孔東西方向的偏離為11.35m，鉆孔上下方向的偏離為0.54m……測點26：深度為78.00m，傾角為28.61°，方位角為278.77°，鉆孔南北方向的偏離為15.56m，鉆孔東西方向的偏離為73.56m，鉆孔上下方向的偏離為17.09m。

對于測量結果進行分析可得，當深度達到78m 的時候進行鉆孔，最大的水平偏移值的最大的垂直偏移值分別為0.66m 和17.09m，導致實際的鉆孔軌跡于設計的軌道發(fā)生較大的偏差，出現(xiàn)了軌跡嚴重上移的現(xiàn)象。因此，在實際操作過程中為采用補鉆的措施對其進行修補，只有精準確定煤層和厚度才能保證生產(chǎn)的安全性。如果沒有對鉆的孔進行測量，在操作過程中出現(xiàn)這么大的偏差時是人為無法預知的。

3 隨鉆鉆孔軌跡測量技術

隨鉆鉆孔軌跡測量技術是可以實現(xiàn)邊鉆孔邊測量的。在操作過程中，只需要在鉆孔之前將相應的設備裝在鉆頭的后面，當鉆頭進行鉆孔時，設備就會對鉆頭的行駛軌跡進行測量。當鉆孔完成之后，鉆頭退出來就可以對鉆孔的軌跡進行現(xiàn)場觀察。這種方式在工作過程中不影響鉆孔的進度，有助于提高工作效率。

3.1 隨鉆鉆孔軌跡測量裝備

隨鉆鉆孔軌跡測量的專用設備是YCSZ 礦用鉆孔軌跡儀，它主要是由控制器和碳管配套兩部分組成，通過對控制器和碳管進行連接，來實現(xiàn)兩者之間時間的同步和數(shù)據(jù)的傳輸。隨鉆鉆孔軌跡測量技術在應用過程中主要是對煤礦井下鉆孔軌跡的測量，利用該技術可以進行數(shù)據(jù)采集、處理、存儲等，并進行數(shù)據(jù)和圖形的實時顯示。

3.2 隨鉆鉆孔軌跡測量技術應用實例

某地區(qū)某煤礦在進行瓦斯抽放鉆孔的測量時，應用隨鉆鉆孔軌跡測量技術對其進行測量。由于該煤礦是高瓦斯突出礦井，為了提高作業(yè)的安全性，需要在工作面上進行鉆孔做瓦斯抽放，因此在工作面上每隔1m 就要進行鉆孔，當距離底版還有1.5m 高的時候，利用隨鉆鉆孔軌道測量技術度其中任意一個孔進行軌道測量。測量結果：最深測點為143m，設計傾角為-5°，實際傾角為-10.16°，設計方位角為90°，實際方位角為99.67°，水平偏移距離為9.258m，垂直偏離距離為5.772m。

測量的數(shù)據(jù)顯示，實際鉆孔軌跡與設計的軌跡存在較大的偏離，當深度達到143m 時，鉆孔的水平偏移最大達到9.258m，垂直方向偏移最大達到了5.772m，因此該鉆孔沒有達到相應的設計要求。由于本次鉆孔是為了進行瓦斯抽放，因此在鉆孔時應該形成輻射狀，保障抽放面積。但是在實際的軌跡中都是集中在一個方向，并沒有達到相應的設計目的，因此要對其采取補充鉆孔來進行整改，擴大抽放面積，保證生產(chǎn)的安全性。如果沒有對鉆的孔進行測量，在操作過程中出現(xiàn)這么大的偏差時是人為無法預知的。

4 無線電磁波隨鉆鉆孔軌跡測量技術

無線電磁波隨鉆鉆孔軌跡測量技術是采用電磁波信號傳輸，利用鉆桿來實現(xiàn)與接地線之間電勢回路的形成，在利用地層進行傳輸，使其在孔口處實現(xiàn)接收。現(xiàn)階段，這項技術主要應用在定向鉆機上。該項技術的應用改變了傳統(tǒng)定向鉆機需要依賴通覽鉆桿才能進行測量系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋锥?。該技術在操作過程中只需要利用普通鉆桿就可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，因此降低了定向鉆機打鉆的成本，并且該項技術可以實時顯示鉆孔的軌跡，同時在鉆孔過程中，可以通過對工具面向角的調整來改變鉆孔的軌跡。而實時顯示的數(shù)據(jù)又可以幫助工作人員及時對鉆孔進行位置和方法的修正，很大程度上提高了鉆孔的質量。另外，還可以對鉆孔的質量進行實時監(jiān)測，減少后續(xù)的檢測工作，在一定程度上節(jié)省了人力和物力，因此該項技術在鉆孔過程中可以提高工作效率和經(jīng)濟效益。

4.1 無線電磁波隨鉆鉆孔軌跡測量技術的測量方法

通過儀器將測量的孔底參數(shù)測量信號利用低頻電磁波載波信號向四周進行發(fā)射，電磁波通過地層傳感傳輸?shù)娇卓冢诳卓谔幚脵z波器對電磁波信號進行接收和檢測，并對檢測到的電磁波進行解碼、計算，得到實際的軌跡測量數(shù)據(jù)。該項技術主要是在施工過程中對鉆孔傾角、方向角、工具面角等數(shù)據(jù)進行監(jiān)測和實時顯示，方便施工人員實時掌握鉆孔情況，還可以通過對相關參數(shù)的調整，使鉆孔最大可能得按照設計的軌跡進行延伸。

4.2 無線電磁波隨鉆鉆孔軌跡測量技術的優(yōu)點

無線電磁波隨鉆鉆孔軌跡測量技術具有如下優(yōu)點：首先，能對孔底參數(shù)和鉆孔軌跡進行準確測量；其次，傳輸速度快，可以幫助技術人員迅速做出正確的決策；再次，對參數(shù)信息和位置信息進行實時顯示，同時還可以實時修正鉆孔參數(shù)；最后，該方式不受形態(tài)的限制，在液體、氣體中都可以對鉆孔的軌跡進行信號傳輸。

5 結束語

綜上所述，文章所探討的三種鉆孔軌跡測量技術在實際測量過程中是應用比較廣泛的，且不難發(fā)現(xiàn)，隨著科學技術的進步，鉆孔軌道測量技術也在不斷的融合新技術來提高其軌道測量的準確性，保證作業(yè)的安全性。但現(xiàn)階段，我國的鉆孔軌道測量技術還需要不斷地進行提高和創(chuàng)新，以減少實際鉆孔與設計鉆孔軌道之間的偏差，使其能夠更好地為煤礦作業(yè)的安全性提供保障，同時帶來更高工作效率和經(jīng)濟效率，促進煤礦行業(yè)安全、平穩(wěn)發(fā)展。