馬玲芳

(大同煤礦集團(tuán) 同家梁礦，山西 大同 037003)

斜度的測(cè)量和計(jì)算是測(cè)井工作的重要環(huán)節(jié)，測(cè)斜精度不僅影響鉆探質(zhì)量與成本，而且還影響煤礦的安全生產(chǎn)。通過測(cè)斜資料的計(jì)算可以預(yù)知鉆孔走向和位置，及時(shí)指導(dǎo)鉆探施工，為煤炭?jī)?chǔ)量校正、巷道走向與抗壓距離設(shè)計(jì)、井下鉆孔位置尋找等提供地質(zhì)依據(jù)。超大口徑鉆孔作為煤礦搶險(xiǎn)救災(zāi)的利器在礦山事故搶險(xiǎn)救援中發(fā)揮了巨大作用，鉆孔準(zhǔn)確施工到位是保證救災(zāi)效果的前提，例如在燕子山礦“8.12”透水事故搶險(xiǎn)中，使用雪姆車載鉆機(jī)施工救援鉆孔，貫通位置頂板垂深235.31 m，開鉆至貫通僅用時(shí)11小時(shí)47分，創(chuàng)造了車載鉆機(jī)的較高水平。超大口徑鉆孔測(cè)斜精度易受泥漿、孔內(nèi)流動(dòng)風(fēng)、不規(guī)則孔壁及孔徑等因素影響而降低，從而造成測(cè)量結(jié)果誤差，導(dǎo)致井下找孔困難，影響救災(zāi)。為此，本文研究了超大口徑鉆孔精密測(cè)斜技術(shù)，為煤礦精準(zhǔn)施工超大口徑鉆孔提供了技術(shù)支持，為煤礦安全生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)[1-2]。

1 測(cè)斜誤差的主要影響因素分析

1) 鉆孔泥漿干擾。鉆孔泥漿致使測(cè)斜設(shè)備不能有效測(cè)量、吸風(fēng)而使儀器產(chǎn)生晃動(dòng)，儀器無法穩(wěn)定在測(cè)點(diǎn)上，使測(cè)量數(shù)據(jù)受到干擾。

2) 鉆孔孔壁不規(guī)則。鉆孔孔壁不規(guī)則造成測(cè)點(diǎn)深度誤差。

3) 鉆孔直徑大。有些工程鉆孔，如電纜孔、下料孔、直排孔等，直徑大多在246 mm以上，使測(cè)斜非常容易產(chǎn)生較大誤差。

4) 鉆孔密度大。相鄰鉆孔間距小，鉆孔密度大，孔內(nèi)套管使周圍空間大地磁場(chǎng)發(fā)生變化，影響測(cè)量結(jié)果。

2 保障測(cè)斜精度的技術(shù)措施

1) 由于測(cè)斜探管的重量比較輕，在泥漿孔進(jìn)行測(cè)斜數(shù)據(jù)的采集時(shí)，孔內(nèi)泥漿的浮力和粘稠度導(dǎo)致測(cè)斜探管不能下測(cè)到有效深度中的下部。加之孔內(nèi)沉淀速度較快，如果不能及時(shí)解決這一問題，測(cè)斜數(shù)據(jù)的采集會(huì)更加困難，為后期的處理增加額外的成本支出和風(fēng)險(xiǎn)。通過對(duì)測(cè)斜探管的加裝、改裝重錘，增加測(cè)斜探管的重量；為了提高下測(cè)的成功率還要根據(jù)泥漿的粘稠度、深度、孔壁光滑度，來調(diào)整重錘的長(zhǎng)度、重量和錐體的接觸面。這樣就能很好地應(yīng)對(duì)泥漿孔進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的效率和成功率，提高大孔徑的測(cè)斜精度。

2) 孔內(nèi)有吸風(fēng)、孔壁不規(guī)則、孔徑超大的鉆孔的共同特點(diǎn)是測(cè)斜儀不能穩(wěn)定在測(cè)點(diǎn)上。為了強(qiáng)化測(cè)斜探管穩(wěn)定性通過在測(cè)斜探管的外壁加裝穩(wěn)固裝置，增加了測(cè)斜探管的接觸直徑，強(qiáng)化了采集面的接觸。穩(wěn)固裝置的直徑、厚度和安裝密度需要根據(jù)鉆孔吸風(fēng)的強(qiáng)度，孔壁的不規(guī)則程度，孔徑的大小來靈活調(diào)整。必要時(shí)可以結(jié)合加裝重錘的技術(shù)來應(yīng)對(duì)。

3) 對(duì)于周圍有套管的鉆孔可以在下套管前分段測(cè)斜，也可以通過新引進(jìn)的陀螺測(cè)斜技術(shù)進(jìn)行測(cè)量，該技術(shù)可有效解決大地磁場(chǎng)的干擾，并且可以在套管中直接測(cè)斜。降低了分段測(cè)斜的工作強(qiáng)度，提高了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確率和工作效率。

4) 測(cè)斜與可視技術(shù)的結(jié)合。為了應(yīng)對(duì)一些復(fù)雜的地質(zhì)情況，引進(jìn)了實(shí)時(shí)觀測(cè)的視屏測(cè)井設(shè)備。由于該設(shè)備以前的成像技術(shù)采用的是VCD兼容成像，VCD機(jī)和顯示器是輸出和輸入的影像介質(zhì)，這在搬運(yùn)組裝以及刻錄過程中都帶來了一些不便，而且成像效果不是特別理想。為了改善這一難題，經(jīng)過多年的實(shí)踐和改進(jìn)取得了突破：通過TVHomeMedia2技術(shù)把VCD機(jī)和顯示器簡(jiǎn)化成了筆記本和一個(gè)USB接口的視屏轉(zhuǎn)換卡。不但降低了每次觀測(cè)的運(yùn)輸和組裝的強(qiáng)度，還大幅提高了畫面清晰度，為領(lǐng)導(dǎo)決策提供了高質(zhì)量的視屏畫面，解決了許多復(fù)雜問題。比如鉆頭掉落，套管撕裂或是其他因素導(dǎo)致的卡、斷、裂等；孔壁斷層較多，孔內(nèi)情況比較復(fù)雜；出水點(diǎn)判斷不明；其他測(cè)水位的探管受孔內(nèi)影響較大，不能準(zhǔn)確判斷水位情況等，都可以采用視屏觀測(cè)的方法探明情況。通過視屏觀測(cè)可以清楚準(zhǔn)確地觀測(cè)到水位變化，孔內(nèi)的復(fù)雜程度，需要技術(shù)處理的位置。通過測(cè)斜數(shù)據(jù)的計(jì)算就可以準(zhǔn)確地指導(dǎo)排水、抽水等一系列的工程安排。測(cè)斜與可視技術(shù)的結(jié)合為工程處理提供了有效的立體參數(shù)和精確度。

3 計(jì)算精度的提升措施

更新數(shù)據(jù)的計(jì)算與處理技術(shù)。在數(shù)據(jù)的處理上，從人工在公里網(wǎng)格上進(jìn)行測(cè)量、找點(diǎn)、劃線和計(jì)算等一系列人工操作，發(fā)展到自動(dòng)化處理。使一個(gè)300 m深的測(cè)斜平面圖由原來的2個(gè)多小時(shí)才能完成，提高到不到20 min就可完成，還增加了一些輔助視角圖，徹底把人工因素導(dǎo)致的誤差降低為零。由于自動(dòng)化的提高，使得通過多種測(cè)斜儀器反復(fù)測(cè)量和增加測(cè)點(diǎn)加大測(cè)量密度來提高測(cè)量準(zhǔn)確度的方法有了技術(shù)基礎(chǔ)。這樣不但節(jié)約了人力物力的過分支出，還極大地提高了精確度。

4 結(jié) 語

通過分析測(cè)斜誤差的影響因素，從斜度的測(cè)量和計(jì)算方面提出了保障精度的措施，提高了測(cè)量準(zhǔn)確度和計(jì)算精度，為進(jìn)一步指導(dǎo)生產(chǎn)提供了可靠的保證，避免了不必要的鉆探成本的浪費(fèi)。