煤田地質(zhì)鉆探中的常見問題與對策分析

江蘇煤炭地質(zhì)勘探三隊(duì) 江蘇 常州 213022

煤炭資源是社會(huì)發(fā)展中必不可少的一種資源，對于我國經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的發(fā)展起到了一定的促進(jìn)作用。為了能夠確保煤炭開采數(shù)量達(dá)到社會(huì)發(fā)展的要求，需要進(jìn)一步優(yōu)化與改進(jìn)地質(zhì)鉆探技術(shù)，能夠更好地應(yīng)用在不同地形條件下開采使用，為煤礦領(lǐng)域全面發(fā)展提供良好基礎(chǔ)。

1 地質(zhì)鉆探技術(shù)概述

地質(zhì)鉆探工作是在地表某種特定地質(zhì)條件進(jìn)行鉆探，通常可以有普查與詳查兩種方式。進(jìn)行普查鉆探的工作就是掌握地層與地質(zhì)結(jié)構(gòu)。詳查鉆探要通過使用鉆探技術(shù)，主要的目的就是能夠掌握地質(zhì)結(jié)構(gòu)，較之其他勘察技術(shù)來說，鉆探工作量小，也不會(huì)損壞地層結(jié)構(gòu)，可以快速掌握地質(zhì)條件，同時(shí)精確度高[1]。

2 地質(zhì)鉆探技術(shù)實(shí)際應(yīng)用過程中的問題及應(yīng)對措施

2.1 深孔鉆探作業(yè)中存在的問題及應(yīng)對措施

隨著煤炭資源開采深入進(jìn)行，有些淺埋煤層和地質(zhì)簡單的煤層開采殆盡，就會(huì)導(dǎo)致開采環(huán)境變得更加的復(fù)雜。因此，在地質(zhì)結(jié)構(gòu)勘察階段，深孔鉆探被逐步應(yīng)用到實(shí)踐中。當(dāng)前我國煤礦企業(yè)在實(shí)施地質(zhì)勘察階段，進(jìn)行深孔鉆探時(shí)，由于經(jīng)驗(yàn)不足，機(jī)械設(shè)備使用不當(dāng)?shù)?，造成一系列的問題普遍存在，鉆探工作受到較大的影響。要想徹底解決這些問題，要保證鉆探施工機(jī)具、技術(shù)與工藝等方面符合要求，為后續(xù)鉆探施工提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。首先，鉆探開始前，技術(shù)人員要深入調(diào)查和分析，掌握鉆探區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)條件。因?yàn)槊旱V開采與其他資源開采有著明顯區(qū)別，因此，鉆探環(huán)節(jié)要做好鉆探時(shí)間控制，鉆探時(shí)間越長，風(fēng)險(xiǎn)因素則越加明顯。其次，要想確保鉆探順利實(shí)施，就必須要選擇性能優(yōu)良的設(shè)備，這是基本要求。此外，鉆探進(jìn)行中，根據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)來實(shí)施鉆探，防止出現(xiàn)安全隱患和問題。在深孔鉆孔施工環(huán)節(jié)，鉆桿裝置的選擇也尤為關(guān)鍵，如果選擇的鉆桿型號不合格，就會(huì)存在滑扣的問題。因此，應(yīng)該做好各個(gè)方面的控制，以提升鉆探的整體水平。

2.2 塌孔問題及應(yīng)對措施

煤炭資源開采環(huán)節(jié)，安全問題是尤為關(guān)鍵的。要想保證鉆探勘察環(huán)節(jié)可以達(dá)到安全性標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)人員應(yīng)該在鉆探開始前充分了解當(dāng)?shù)氐乃臓顩r和地質(zhì)條件。首先探測工作結(jié)束后，要對于該地區(qū)地質(zhì)條件有著深刻的了解，從而可以使得各項(xiàng)工作可以安全地開展。根據(jù)目前職能部門的分析，近期我國的煤礦企業(yè)鉆探施工中出現(xiàn)安全事故中，有超過90%都是因?yàn)樗锥霈F(xiàn)的。只要是出現(xiàn)塌孔的情況，就會(huì)導(dǎo)致鉆探施工中斷進(jìn)行，后續(xù)處理難度也會(huì)比較高，還會(huì)出現(xiàn)埋鉆、卡鉆等嚴(yán)重的事故問題，甚至整個(gè)鉆孔報(bào)廢，后果極為嚴(yán)重。

綜合分析塌孔問題，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，明確塌孔現(xiàn)象和原因如下所示：①地質(zhì)結(jié)構(gòu)中存在巖石層，鉆孔中因?yàn)椴煌瑢佑捕认嗖钶^大，造成鉆探中不能有效的控制鉆探壓力參數(shù)，進(jìn)而導(dǎo)致巖石粉末聚集的情況。②鉆孔時(shí)間過長，不能及時(shí)將巖石粉末排出去，進(jìn)而導(dǎo)致塌孔的情況出現(xiàn)。③鉆孔環(huán)節(jié)，因?yàn)榈刭|(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生較大的變化，如果此時(shí)遇到硬度較高的巖石結(jié)構(gòu)，會(huì)給整體鉆探產(chǎn)生比較大的影響，會(huì)造成掉渣的情況。因此，鉆探作業(yè)環(huán)節(jié)，如果返水的情況逐步減弱，就會(huì)出現(xiàn)碎石材料，鉆探工作無法繼續(xù)進(jìn)行，或者鉆進(jìn)難度高，應(yīng)該立即通過旋轉(zhuǎn)的方式起鉆，將渣帶出才能繼續(xù)緩慢地進(jìn)行鉆探，否則就會(huì)導(dǎo)致塌孔的出現(xiàn)[2]。

3 地質(zhì)鉆探技術(shù)在煤田勘探中的應(yīng)用

3.1 繩索取芯技術(shù)的應(yīng)用

該技術(shù)的首創(chuàng)者是美國，逐步被應(yīng)用到實(shí)踐中，最初是進(jìn)行石油鉆井，在開展必要的改進(jìn)與完善后，被大量的應(yīng)用到不同地層結(jié)構(gòu)中的鉆探施工，也可以按照不同地質(zhì)條件選擇最佳的鉆探工具。我國是在20世紀(jì)的70年代逐步引入該技術(shù)，并且已經(jīng)研發(fā)出很多先進(jìn)的鉆探工具，使得其能夠大量地應(yīng)用到鉆探環(huán)節(jié)中，并且取得非常好的效果。最具代表性的是繩索取芯技術(shù)，其可以在不提取鉆芯的條件之下把鉆孔環(huán)節(jié)存在的巖屑直接排出去，從而可以縮短鉆孔作業(yè)時(shí)間，使得鉆探工作順利實(shí)施，提高鉆孔效率。當(dāng)前繩索取芯技術(shù)被大量的使用到地質(zhì)勘查中，可以有效縮小鉆桿在鉆孔樁的升降次數(shù)，可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高使用效果。

3.2 液動(dòng)潛孔錘鉆探技術(shù)的應(yīng)用

從目前應(yīng)用情況來看，我國的液動(dòng)潛孔錘鉆探技術(shù)已經(jīng)處于世界發(fā)展的前列。該技術(shù)是利用回轉(zhuǎn)鉆探的方式，將安裝在鉆桿位置或者巖心管部與鉆頭位置上，在鉆孔環(huán)節(jié)，能夠直接給頭部施加必要的沖擊載荷，可以提升鉆孔效率。該鉆探技術(shù)是從傳統(tǒng)回轉(zhuǎn)技術(shù)作為基礎(chǔ)研發(fā)和應(yīng)用的，是一種新型的鉆探技術(shù)，對于一些脆性較大的地層結(jié)構(gòu)或者耐沖擊性較強(qiáng)的硬巖層效果比較好。對于硬度較高或者地質(zhì)復(fù)雜性較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行鉆探施工，通過液動(dòng)潛孔錘鉆探技術(shù)能夠提高鉆孔質(zhì)量水平，促進(jìn)工作效率的提高。由于該技術(shù)是以回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)作為基礎(chǔ)研發(fā)和應(yīng)用的，因此，可以在沒有大幅改變回轉(zhuǎn)鉆探設(shè)備結(jié)構(gòu)就能夠提升鉆探效率和質(zhì)量。

3.3 反循環(huán)鉆探技術(shù)的應(yīng)用

該技術(shù)在應(yīng)用前，可以結(jié)合不同地質(zhì)條件使用空氣反循環(huán)鉆進(jìn)法或者水力反循環(huán)鉆進(jìn)法，從而可以防止使用單一鉆探方法而產(chǎn)生局限性，可以擴(kuò)大應(yīng)用范圍，使用效果非常好。根據(jù)不同的循環(huán)介質(zhì)，可以將該技術(shù)分為空氣反循環(huán)鉆進(jìn)、水力反循環(huán)鉆進(jìn)形式，前者主要是通過空氣作為介質(zhì)來進(jìn)行，該結(jié)構(gòu)形式的驅(qū)動(dòng)壓力值與混合室結(jié)構(gòu)和具體的深度存在直接的聯(lián)系，如果設(shè)置的深度相應(yīng)增大，驅(qū)動(dòng)壓力值也會(huì)隨之提高；而后者因?yàn)槠潋?qū)動(dòng)壓力是比較小的，所以只能是應(yīng)用到淺孔鉆探作業(yè)中，使用受到比較大的限制。

4 結(jié)束語

綜上所述，繩索取芯技術(shù)的取芯性能是非常好的，能夠進(jìn)行深孔鉆探作業(yè)施工；反循環(huán)鉆探施工技術(shù)的效率非常高，應(yīng)用到淺孔鉆探效果最佳。因此，在進(jìn)行鉆探作業(yè)開始之前，應(yīng)該綜合當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件和具體狀況選擇合適的鉆探技術(shù)，也可以根據(jù)要求進(jìn)行不同鉆探工作的組合應(yīng)用，可以有效提升鉆進(jìn)施工效率，減少鉆探時(shí)間，為煤炭資源的高效開發(fā)應(yīng)用起到積極的促進(jìn)作用。