近日，淮河能源控股集团煤业公司勘探分公司在张集矿1715A高抽巷施工的盾构机地质导向钻孔孔深达1389米。这是继2020年8月创下1236米的记录后，再次创造了国内行业井下岩孔定向钻进孔深新纪录。
这项技术的突破不仅为井下盾构机掘进提供了安全保障，也为井下定向钻深孔施工积累了宝贵的经验和技术，更为煤矿井下地质构造复杂的巷道快速掘进提供了新方案。
近年来，勘探分公司在“行业一流”战略目标的引领下，聚焦瓦斯、水害等重大灾害治理，始终不渝推进技术、管理、制度三大创新，取得了丰硕的成果，突破以孔代巷定向长钻孔深度和套管长度纪录4次，打破软煤定向长钻孔孔深纪录3次，近水平定向钻岩孔孔深1389米、下向灰岩定向长钻孔孔深890米、软煤定向顺层长钻孔556米占据行业第一，松软煤层定点封装取样实现国内零的突破……
近年来，随着生产方式转变加快，盾构机以安全系数高、设备性能好、智能化程度高等优势得到迅速推广应用，淮河能源控股集团煤业公司先后在顾桥矿、张集矿等，积极推广应用盾构机。然而，井下地质条件复杂，地层变化、断层发育以及裂隙水等地质因素直接影响盾构机作业的安全和效率.盾构机的推广应用，遇到了“拦路虎”。
“推广应用盾构机，必须突破井下岩孔定向长钻孔这个崭新的课题。”勘探分公司井下特钻工区区长、党支部书记张凯表示。
如何降服“拦路虎”？重点是超前对地质构造带进行探查和治理。2020年6月，勘探分公司就尝试在张集矿1712A高抽巷施工盾构机地质导向注浆钻孔，预先探明待掘巷道岩性状况及构造破碎带发育情况，再对破碎带进行高压注浆加固，进而达到超前加固破碎带的目的，为盾构机安全、快速掘进创造有利条件。
钻孔深、注浆压力大等系列难题摆在了眼前，无经验借鉴、没有先例可循,只能在实践中不断探索。钻孔越深、阻力越大，如何将钻杆水平钻进千米深处的预定位置就成问题，容易形成“肠梗阻”。在保证钻孔施工精度上，随着钻孔深度增加，定向难度慢慢的变大，钻孔轨迹偏差容易超出设计范围。
“解决‘肠梗阻’问题，我们采取优化钻进与排渣时间的比例，采用复合为主定向纠偏钻进的方法，试验了多次，最终形成有效方案。”勘探分公司井下特钻工区副区长景慎怀介绍，在保证钻孔施工精度上，采用了全站仪与测量短接对钻孔精度进行标定，钻孔施工全套工艺流程中严控轨迹偏差，最终解决了问题。
勘探分公司克服了地质条件复杂、钻孔深、高精度钻进等诸多难题，历时61天，2020年8月成功施工了孔深1236米的盾构机地质导向注浆钻孔，创造了煤矿勘探行业井下岩孔定向钻进孔深新纪录。
2022年9月，为了验证盾构机作业的可行性，勘探分公司利用井下定向钻技术，在张集矿1715A高抽巷掘进前施工地质导向探查钻孔，预先探明盾构机掘进巷道的岩性及构造发育情况，为盾构机安全高效作业提供技术支撑。
在论证实施工程的方案时，如何选用合适的钻机及设备成为了第一道难题。随着钻孔深度增大，特别是超过1000米之后，钻具摩阻增大，钻机要克服巨大的荷载钻进，对设备的钻进能力有一定的要求较高。因此，勘探分公司反复研究、综合分析，选择了ZDY15000LD型定向钻机，最大扭矩达15000N·m，最大给进力达300KN，较好满足了施工需要。
随着钻孔的延伸，又遭遇了“绊脚石”，当孔深超过1000米之后，钻杆反扭距增大，螺杆马达工具面向角测量不准确，难以实现滑动定向钻进。经多次论证和技术攻关，勘探分公司经过控制钻进速度和排渣来调整钻孔倾角。如需降低钻孔倾角时，则降低钻进速度，充分排渣，利用钻杆自重降低倾角；若需增加倾角时，则适当提高钻进速度，保留部分钻屑沉淀，利用钻屑托举作用使倾角抬高，问题迎刃而解。
问题就像雨后的春笋一样不断冒出来。该钻孔设计成微拱形，最高点与最低点高差达30余米，易发生因沉渣造成孔内事故。为解决排渣问题，选用120mmPDC钻头配89mm整体式铣槽钻杆，增加钻杆抗扭强度，方便钻孔排渣。其次，适当延长排渣时间，减少孔底沉渣，避免了因沉渣凝结造成孔内事故。
“2022年10月6日，我们在张集矿1715A高抽巷施工的盾构机地质导向钻孔孔深达1389米，不仅比原1236米纪录提高了153米，更为盾构机安全、快速掘进提供了坚强保障，扫除了前进障碍。”张凯介绍。
勘探分公司坚持以行业一流目标为牵引，着力构建了“12343”创新格局，以打钻为一首，以治瓦斯、治水害为两翼，建立“动力、运行、保障”三大机制，围绕“保安全、提效率、增效益、强活力”四大创新方向，聚焦打钻、注浆、物探“三大板块”，明确了创新工作思路，指明了创新攻关方向。
优化管理，焕发创新的活力、动力。勘探分公司坚持从激励上牵引，重奖创新项目及人才，坚持每年七一召开创新表彰大会，推行创新荣誉勋章制度。开展突破性生产奖励，定期考核创新项目推进情况，对任务指标完不成的进行问责。从组织上完善，完善了以总工程师为首，分管领导、副总工程师分口负责，专业方面技术人员、优秀大学生、优秀青工等广泛参与的创新人才体系。从职责上明确，推行项目负责制，明确参与者职责，排定计划，定期考核，及时验收。从程序上规范，明确各层次创新项目申报、立项、招标、推进、考核、验收等程序，保证运行流畅。
“今年，我们表彰了2021年度优秀创新成果10项，创新先进单位4家，创新先进个人10人，优秀‘五小’成果12项，激发了创新热情，增强了创新活力。”勘探分公司技术管理科科研技术主管魏涛介绍说。
强化保障，激活人才创新激情。勘探分公司坚持从制度上保障，每年把创新工作纳入年度要项工作、重要文件等，加强组织领导，统筹谋篇布局。完善了月度创新项目推进会、季度创新成果交流会、年度创新表彰会等会议机制，建立了创新课题容错、纠错机制。从经费上保障，坚持党建出一点、行政拨一点、工会帮一点，积极争取科研立项和资金扶持，多渠道提供经费保障。从人才上保障，加强领军人才教育培训，遴选打钻、注浆、定向等专业种子人员重点培养，发挥技能大师工作室作用，用好党员创新工作室，努力建成行业一流的创新人才牵引体系。
“我们将紧盯‘行业一流’战略目标，认真总结井下岩孔定向钻进两次突破的经验，聚焦制约企业高水平发展的瓦斯、水害等重大灾害治理，持续加大创新力度，不断寻求新的突破。”勘探分公司有关负责这个的人说。（杨军 王开心）