浅谈煤矿地质钻探技术

浅谈煤矿地质钻探技术

赵克     张永谦

冀凯河北机电科技有限公司

冀凯河北机电科技有限公司

摘要：我国煤炭资源储备丰富，分布广泛，很多煤矿地质构造都十分复杂，这对煤炭资源的开采带来了一定的困难。因此随着社会经济的持续发展，煤炭资源供不应求的问题变得越来越严重，为了解决这一问题，必须从煤矿地质钻探入手，加强先进技术的推广应用。

关键词：物探技术；煤矿；地质灾害

多年实践证明，物探作为一项不可替代的探测技术，在工程性地质灾害抢险中能起到先期快速获取灾情信息的作用；但是，物探各方法由于本身的技术特点和应用环境不同，所获取的勘探效果差异较大。为了在煤矿各种地质灾害面前获取较高的勘探效果，物探工作者必须仔细分析地质情况和其它影响因素，选择合适的方法技术，并要积极争取、创造较好的勘探环境和施工条件。此外，钻探还具有精确度高的优势，可对某一区域进行深入取样，为地质详查工作提供支撑。煤矿地质钻探的难度，不论是普查和详查都要高于普通地质勘察。

一、物探施工方法及操作

根据煤矿“预测预报、有掘必探、有采必探、先探后掘、先探后采”的防治水规定，做到“物探先行、钻探验证、化探跟进”的综合探测程序，并执行探掘分离管理制度。我矿掘进工作面的探测工作为40米一探，探测距离为100米，超前距离为60米；回采工作面探测工作为回采前进行一次坑透。我矿使用的物探设备为武汉地大华睿地学技术有限公司生产的TEMHZ75矿用瞬变电磁仪和福州华虹智能科技开发有限公司生产的YDT88无线电波透视仪。通过多次脉冲激发场的重复测量叠加和空间域多次覆盖技术的应用提高信噪比，应用于工作复杂、噪声干扰大的煤矿井下水害超前预报使用，有效勘探深度能达到100-200米。数据采集过程中，克服了巷道局部积水、底板坚硬、供电接地条件差等诸多不利因素，通过增大电流、压制干扰，多次检测，加强测量等多种手段，采集到了可靠的第一手资料。

二、煤矿地质钻探技术的应用探究

2.1组合钻探工艺

反循环连续取样技术与金刚石绳索取芯技术是应用较广泛的两种钻探技术，这两种钻探技术各有利弊，将其有机结合，可以显著提高地质钻探找矿及钻探效率，有效降低成本。该工艺在钻进过程中效率高、判层及时，适用于干旱缺水地区地钻进。由于反循环钻探技术难以全面反映钻进地层的地质构造及产状，地下水位对钻进孔深具有显著影响。因此，应对所钻地层地质构造及产状加深了解

3.2反循环钻探按照地层条件情况采用空气及水力反循环钻进，使单一钻进方法的局限性得到克服，应用范围不断扩大，是一种具有重大突破的钻进技术。该技术主要分为空气和水力两种反循环，前者循环介质是压缩空气，利用双壁钻杆经内外管环隙，将压缩空气向孔底输送，采用全面碎岩方式对孔底潜孔锤驱动实现钻进，通过双壁钻杆中心通道，将潜孔锤驱动后的气体与岩屑向地表输送，使岩屑成为客观评价矿体资源化验分析结果的地质样品。因地质样品主要是全面破碎的岩屑，因此，所钻地层结构和构造难以得到全面反映，这也有待于在今后的应用中结合生产实际，在技术方面逐步进行改进。

三、煤矿地质钻探中的常见问题及成因分析

3.1煤矿地质钻探中的深孔问题

就深孔钻孔问题来讲，其实就是因为煤矿开采方，对钻探技术等并没有较深入的了解。因此，只有让煤矿开采方加强重视深孔的问题，这样对有效解决煤矿地质钻探中的深孔问题是非常有帮助的。第一，需要对煤矿开采工作的钻探技术和工艺等，有一个深入的了解和认识，只有确保在充分解决煤矿地质钻探中的深孔问题，才可以找到相对应的解决策略。第二，要采取对解决煤矿地质钻孔，所存在的深孔问题进行有效解决。其中，确定对煤矿进行开挖之前，非常有必要对煤矿地质进行分析，这样对选择施工机具是非常有帮助的。因为煤矿工程的开挖需要较大的工作难度，而且还需要耗费诸多的时间，因此，在开采煤矿时，要充分的重视所采用的施工机具，是否和钻探的要求相符合等。第三，煤矿开采方需要严格的要求煤矿开采人员的技术水平。 在我国的工程中，可以说开采煤矿是一个较大的项目，再加上我国的煤矿有着复杂的地质结构，因此在具体施工过程中，总是会出现不同的问题，其中深孔钻孔为最显著的问题。如果开采煤矿方未有充分的实践经验，或为全面的认识和了解开发工具，都会对煤矿开采工程的前期施工产生不利的影响。而从前期的施工情况来看，或多或少的会影响到煤矿开采工程。基于此，就非常有必要探讨深孔钻孔问题，这是一个非常有现实意义的工作。

3.2瓦斯地质钻孔设计的应用

在开展地质钻探的过程中，瓦斯地质钻孔设计是重要操作步骤，也是保证钻进质量以及钻进效率的重要环节。其设计的具体环节包括钻孔参数设计、钻具级配设计以及钻进工艺参数三个步骤。

首先钻孔参数设计应当通过对实际地质环境的研究分析，科学有效地确定高瓦斯赋存区域的位置，进行合理有效的设计工作。其次，钻具级配设计工作，应当结合不同的地质情况选择合适的钻杆材料，一般选用外平钻杆一径到底的方式开展钻进工作。

绳索取芯技术是由美国开发出的一种石油钻井技术，经过长期的发展和完善之后，可以适用于多种不同的地层，且针对不同地层开发出与之相适应的绳索取芯标准化钻具。随着对该技术的深入探索开发，集成绳索取芯的液动潜孔锤、液动潜孔锤螺杆钻等一系列的新型钻具并推广应用，取得了十分理想的效果。其中不提钻取芯的原理是将岩芯管在岩矿芯装满或是矿芯堵塞的过程中，孔内钻杆柱不需要提出地表，而在钻杆柱内采用专用绳索打捞工具捞取岩矿芯容纳管。应用绳索取芯技术，可大幅的减少升降钻的辅助时间，为钻进提供充足的时间，提升钻进效率。但需注意的是，一旦在钻进的过程中发生岩矿芯堵塞，必须在第一时间进行打捞，避免岩矿芯受到长时间的磨蚀

四、结束语

煤炭行业的发展直接关系到我国整体经济的发展走向。虽然我国的煤炭储量十分丰富，但是受到地形地质条件的影响，地质勘探存在不少问题。本文将结合煤矿地质钻探中常见的问题对钻探技术的应用进行探索研究。我国煤炭开采行业的事故发生率居高不下，而其中煤矿水害问题更是给煤炭开采行业造成了重大的损失。如今，煤矿水害问题已经成为了我国煤矿产业发展的重大阻碍，因此，一定要使用先进的探测技术对煤矿的水源进行先一步的勘测。

参考文献

［1］赵相．煤矿井下地质钻探一例跑偏现象分析［J］．山东工业技术，2015（9）：84．

[2]张金昌，等钻探技术面临的新形势、新机遇和新任务［J］探矿工程，2016，（5）．

[3]胡汉月，等土耳其贝帕扎里天然碱矿钻井工程MWD实地校核［J］探矿工程，2016，（9）.