煤矿地质钻探技术的应用研究

煤矿地质钻探技术的应用研究

黄晨

河南神火煤电股份有限公司新庄煤矿 河南商丘 476600

  摘要：近年来，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。而钻探技术就是如今最为有效的技术之一，基于此，本文对钻探技术在煤矿防治水工作中的应用进行简要的分析。

 关键词：煤矿地质钻探技术；应用
        引言
        作为不可再生资源的煤炭行业最近几年发展非常迅速，其开发和利用得到了国家的高度重视。地质钻探技术属于地质学范围内较为关键的环节，在煤矿钻探工作中有十分广泛的运用，这也相应地增加了人们对地质钻探技术的了解，对于其未来的发展也更为关注。

   1煤矿地质钻探介绍
        地质钻探是一种对地下地质情况进行勘察的钻探工作，一般可以分为普查和详查两种形式。普查的目的是了解和掌握地层、地质结构等情况；而详查则是对地质情况进行全面细致的勘察，这就需要采用钻探的手段。相较于其他手段，钻探具有工作量少、破坏性小的优势，可以在较短的时间内实现对大范围区域地质情况的勘察。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。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。

   2煤矿地质钻探中的常见问题及成因分析
        2.1煤矿地质钻探中的深孔问题
        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。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。

　2塌孔问题。
　　　目前，煤矿企业地质钻探方面国家出台了相关的制度和法规，对钻探的具体条件进行了明确，提出了在遇到复杂的矿井时，应先整理地质资料，严禁地质资料不全的情况下，擅自进行施工。结合煤矿钻探的实际情况，塌孔问题出现的主要问题有以下几点：①地质岩层硬度。煤矿地质钻探过程中，由于钻探压力的问题，加上岩层硬度差异性的原因，很容易造成岩粉无法有效排出的情况，特别是在软岩中以较快速度的情况下推进时，容易造成这种问题。②由于大量煤岩屑无法有效排出，容易造成塌孔现象。③钻探中比较常见的塌孔问题是由于整个岩层比较稳定，导致钻探过程中出现煤岩完整性遭到破坏，产生掉渣现象。
　　煤矿地质钻探的工期比较长，施工难度和施工工程量比较大，因此在钻探的过程中需要施工人员具有一定的专业知识和钻探的经验，可以及时发现安全隐患问题，防止卡钻和埋钻情况的发生。煤矿钻探过程中，施工人员应坚持科学理论+操作经验的施工理念，及时发现钻探过程中的问题，如在施工过程中，施工人员发现钻机旋转比较费力，而且孔内出现较多的碎石，而返水减少，通常是发生埋钻事故的前兆。针对这种现象，施工人员应反复进行旋转起钻和缓慢下钻，直到返水正常碎石减少才可以继续施工，正常旋转钻机以防止出现塌孔。另外，在遇到卡钻时，应采用注浆的方式进行解决，同时根据现场情况选择三菱钻杆进行操作，选择高性能的钻头。

3煤矿地质钻探技术的应用探究
        3.1绳索取芯技术
        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。在岩矿芯打捞过程中，为了避免岩矿芯出现脱落现象，应全程保持平稳。综合来看，绳索取芯技术通过钻杆柱在孔内升降次数的减少，大幅度地降低了钻探工作人员的劳动强度。

 3.2在岩溶地质中的应用
        岩溶地质主要以灰岩为主，它的表面由于受到比较严重的风化和侵蚀，内部溶蚀发育比较好，但是覆盖层的厚度并不均匀，里面含有不同量的孤石、漂石，因此地层情况比较复杂。在进行煤矿地质钻进过程时，常常会出现坍孔、斜孔或者漏浆、超径以及卡钻和掉钻等各种情况。在钻进过程中，如果遇到岩层变软的现象，必须格外加以注意。遇到漏水现象的发生，可将洞口利用粘土、水泥进行封闭，进而对其开展适当的钻进操作。

　3.3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。钻进工艺参数的设计工作应当结合工程项目的实际情况展开操作，正确划分正常钻进区与非正常钻进区域。

   结语
        对几种比较常见的煤矿地质钻探技术及其应用进行初步探讨发现，通过组合钻探工艺，结合地层和地质条件具体要求，可以提高钻探效率、降低钻探成本，对于提高地质调查和矿产资源勘查水平具有一定的推广价值。

    参考文献：
        ［1］杨赤剑．煤矿地质钻探中几个关键问题的探讨［J］．科技风，2014（4）：242．
        ［2］郑媛．煤矿地质钻探中几个关键问题的探讨［J］．企业技术开发，2014（25）：92－93．
        ［3］田秀丽．煤矿地质钻探技术的应用浅析［J］．内蒙古煤炭经济，2018（4）：16．