摘 要随着煤田开发难度的增加，利用地面定向水平分支孔解决煤田开发当中的一些难题已成为煤田开发的重要课题。近年来定向水平分支孔技术在煤田的应用和推广，已成为煤田开发当中地面治理工程的主要技术手段。定向水平分支孔在煤矿灰岩含水层改造工程，陷落柱探查工程、断层地面治理工程等方面得到了广泛应用。因煤田开发的需要，部分大巷需要穿过一些断层破碎带等复杂地质结构体内，定向水平分支孔地面预注浆加固治理工程技术有效解决这一难题。
0引言
烟花生产在煤田防治水领域当中的灰岩含水层改造工程[1]、陷落柱探查工程以及断层地面注浆加固治理工程当中，定向水平分支孔得到了广泛的应用，且取得了良好的效果。本文以淮北矿业集团A煤矿BF2断层为例，介绍了煤矿主体大巷过断层时预注浆加固治理工程应用情况。在治理加固后断层带掘进预设巷道，既可提高掘进速度又可提高巷道质量增加服务年限。
1地面定向水平分支孔在断层地面治理工程的应用
螺杆钻具1.1治理思路
大巷过断层破碎带既影响掘进效率，又给安全带来很大风险。为解决大巷过断层破碎带这一问题，引用定向水平分支孔技术对断层破碎带进行地面预注浆加固治理，在断层带附近形成一个具有水泥封堵填充的灰、岩结合体，将破碎松散带加固形成具有整体性稳定性较好的人工地质改造体。猪肉精
A煤矿七采区主体巷道过BF2断层地面定向治理工程设计1组定向水平分支孔，分支沿设计巷道钻进，建立地面和断层破碎带的联通通道后，在以巷道为中心轴线的范围内注浆充填加固形成稳定结合体。（地面注浆治理工程原理图见图1）。
图1 定向水平分支孔断层治理示意图
1.2定向水平分支孔技术
1.2.1定向软件
使用定向专业软件，使用误差计算模型，行业权威轨迹计算方法等手段实现定向轨迹专业设计，轨迹控制的动态监控。施工当中借助该软件实时对比设计和实钻轨迹，实现了轨迹可视化的目的，大大提高了钻孔的精度，提高了施工效率。
1.2.2无线随钻定向技术
使用无线随钻测斜仪器（见图2）及螺杆钻具（见图3）实现导向钻进，钻孔设计轨迹及实钻轨迹对比分析，通过导向钻进实现钻孔轨迹沿着设计轨迹跟进。泥浆脉冲式无线随钻测斜仪，对钻孔孔身参数进行测量，井下探管测量相关信息通过泥浆脉冲直接传送到地面[2]。
图2 无线随钻测斜仪器
图3 带有弯角可定向造斜螺杆钻具
1.2.3套管开窗及水平分支技术
利用1个孔组治理3个巷道，其中2个分支使用裸眼侧钻水平分支技术可以满足轨迹控制要求，其中1个分支由于在空间上扭方位较多，利用原钻孔结构无法覆盖治理区域，因此使用套管开窗技术从二开套管低口某一深度侧钻，完成区域注浆治理工程任务。裸眼水平分支侧钻技术使用定向导向钻具，应用分支孔悬空侧钻技术完成了分支侧钻施工工序；利用专业液压坐封式斜向器，有线定向技术，套管磨铣技术完成套管开窗侧钻工程施工。磁性输送带
1.2.4陀螺复测轨迹校核技术
对已钻轨迹使用光纤陀螺仪器校正MWD数据，降低钻孔轨迹误差，提高井下巷道揭露钻孔轨迹的概率提高注浆加固治理效果。
贝克曼梁法
1.2.5钻头选型
配备牙轮钻头和PDC两种类型的钻头，根据实钻情况合理选择钻头。牙轮钻头破岩石机理为冲击破岩（图4），PDC钻头破岩机理为剪切破岩（图5）。大部分岩石剪切破岩效率高于冲击破碎。因此在深层定向段可优选使用PDC钻头以增加钻效。
图4 牙轮钻头破岩机理 图5 PDC钻头破岩机理
1.2.6提高轨迹精度的因素
影响定向孔轨迹精度主要有2方面的误差。第一是系统误差，包含测量仪器误差、人员操作误差、参考方位误差，不居中误差等误差；第二是测量误差，包含测量模型误差，测点间距计算误差，计算方法存在的误差。提高钻孔轨迹精度，增加定向水平分支在井下巷道揭露的概率。
1.3钻孔结构设计
钻孔自地面至井下设计巷道，建立一个地面和巷道的通道，既实现1个孔组完全覆盖预设治理范围。钻孔结构采用三开井身结构设计，一开表土层钻进，一开套管下至稳定基岩界面下20m；二开钻进至8煤层底，下入二开通天套管；三开分支钻进，完全覆盖整个断层带内划定的注浆治理区域。
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