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摘要：寻地质矿产资源、确定矿产资源范围、预测矿产储量的不可替代的一种技术方法就是钻探技术，本文针对煤矿地质钻探技术及其应用进行初步探讨。
关键词：煤矿地质；钻探技术；地质勘查
引言
我国社会的发展、经济的进步离不开煤矿资源的有力支撑，作为当前重要的自然资源，在能源日益枯竭的今天，为了社会的可持续发展必须要重视煤矿开采的力度。在煤矿开采的施工过程中，会遇到多种问题，最常见的就是煤矿开采的安全问题，这对国家财产以及人民安全都是一种巨大的威胁。鉴于煤矿地质结构有其自身的复杂性，开采过程中对技术要求比较高，所以对于钻探过程中存在的问题应当及时发现并采取必要措施进行及时解决。
1液动潜孔锤钻探
在液动锤技术研究应用领域，我国居世界领先地位。1958年开始，经过多年的努力，研究完成多项液动锤设备，在施工中应用较为广泛。该技术主要原理是基于回转钻探，液动锤采用现场配套的泥浆泵对冲洗液进行输送后驱动，向具有岩石破碎作用的钻头施加冲击能量，带有冲击负荷的钻头进行回转钻探。安装在钻杆或岩芯管与钻头之间的液动锤，在钻孔时随延深钻孔施加给钻头冲击负荷，使钻进效率明显提高。该技术改革了常规回转钻探，在现代金刚石钻探和空气钻探后是一种新的钻探方法。对大脆性、低抗剪强度及耐冲击力弱的坚硬岩石充分利用，使坚硬岩层和某些复杂岩层存在的钻探效率较低、钻孔质量不佳等问题，得到妥善解决的一种有效的钻探技术。因液动锤基于回转钻进增加，无须改变设备结构，可与减震稳流平压的空气室结合使用，实现稳定提高液动锤性能、对相关技术设备进行保护的作用。
2绳索取芯
该技术源于美国，是基于石油钻井而产生的一种技术，通过改进完善后，研发完成与不同地层相适应的一系列绳索取芯标准化钻具，广泛应用于金刚石岩芯钻探中，占钻探工作量的近90%。1974年我国地矿部门开展该技术的研究，S56绳索取芯钻具1976年初通过鉴定验收，随着该技术的逐渐发展，研究人员不断研制出集成绳索取芯液动潜孔锤、不提钻换钻头钻具及液动潜孔锤螺杆钻等具有明显优势的钻具，应用效果良好。该技术不提钻取芯，其原理是将岩芯管在岩矿芯装满或岩矿芯堵塞过程中，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。该技术在升降钻具过程中，能够明显缩短辅助时间，延长纯钻进时间，进而提高钻进效率。岩矿芯若发生堵塞情况时，应立刻进行打捞，避免岩矿芯受到较长时间的磨蚀。打捞过程应保持平稳，避免岩矿芯产生意外脱落，进而达到提高采取率的效果。钻头在更换过程中，应提升钻具，钻具升降和拆安次数较多时，应减少磕碰钻头及扫孔磨损等，以延长金刚石钻头寿命。该技术因钻杆柱次数在升降孔内不断减少，进而显著降低了相关人员的劳动强度。
3在煤矿井下采用钻探技术进行防治水的应用
3.1斜下孔钻进
在上岩层自重的作用下，采用顺层钻进方式钻孔，极易出现塌孔现象，这样破碎岩层钻进的难度也会增加。为了取得良好的应用效果，需要有效控制泵压、钻头距离等：当钻头离孔底15m左右时，一定要给水下钻杆，同时控制泵压，如果发现憋泵现象，要提钻进行相应的处理。当钻头下到孔底时，需要转动钻机冲水10min左右，才可以进行钻进工作。
3.2孔口承压止水套管封注
在探放高压水时，通常采用双层套管封注法，步骤如下：①用108开孔短开孔（108孔口管2m）；②等待24h之后，戴好中108护口，改用89的岩芯管一直钻到要求深度；③下中89的套管。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆其中必须注意的是：①108护口要留有排气孔，在封注89套管的时候，套管外壁和孔壁间要完全封死，而且要上压；②108孔口管人工封注时，必须用砰石块堵严，并且在下管前，一定要先将水泥拌成面团状，2m孔口管需用1袋半水泥。之后，再往孔内投浆，接着管壁抹上水泥。这些准备结束后，开始下氰，下管时需手扶套管，旋转着慢慢往孔底送，要保证管壁水泥均匀分布，同时配合用钻机压入孔底；③斜孔89套管封注时，先在孔口上方固定好平轮，然后下入第一根套管，用卡缆将套管末端固定住并卡在孔口，接着连接第二杆套管，第二根套管末端上简易螺丝头，用麻绳穿过提引器和平轮，将提引器与简易螺丝头连好，将第二根套管下入孔内。反复使用此法，直到套管下到孔底。完成后戴上89护口，然后上好注浆盘并开始注浆。在注浆开始前，将108护口上的排气孔瓦路打开，直到注浆至排气孔往外返浆的时候，再关闭排气孔，直至达到设计压力要求，封注结束。
3.3高角度上仰孔钻进
采用高角度上仰孔钻进时，需要注意以下环节：①必须选在顶板条件较好处（或做好顶板支护）；②钻进时严禁张望孔内；③加完杆后，操作人员需及时离开孔口下方。为保证施工安全，一般采用以下措施：①下好孔口管后，从孔口加接一根套管并降低孔口高度；②在钻机导正器前，接加长导正器并缩短击发距离，确保开孔时的准确度；③要提前搭好牢固的脚手架。
4煤矿地质钻探技术在实践中的应用
4.1在沙层地质中的应用
沙层主要的组成成分是少量粘土和大量的沙，并且土质十分的疏松。在这样的地质条件下，地下水位、沙粒颗粒与地层钻探技术的选取之间有着非常密切的关系。针对粉细砂来讲，通常采用的是螺旋进行钻进，对于钻压及钻速应当有着严格的控制，对于钻孔较深的，在操作后期建议换一些直径相对较小的螺旋钻，对于中粗砂或者砂石而言，建议采用三角形硬质合金钻头，其中钻头直径应当比岩心筒略大一些。有些碎石的体积比较大，先要进行破碎操作，进而进行钻进施工。
4.2在粘土层地质中的应用
软弱黏性土层的土壤强度非常低，而且钻进效率也比较高，这种地质条件下的岩心通常是比较完整的，对于该地段的自然条件能够真实、准确地反映出来，钻探过程中遇到土层高于地下水位时，可利用带阀管钻头配以套管冲击之，选用低角度长螺旋钻进行回转操作，需要注意的是，必须跟进套管，以免塌孔事故的发生。
4.3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。
4.4在滑坡体地质中的应用
滑坡体表面一般稳定性较差，为确保钻探的质量，建议选用干钻进行施工操作，采用双层岩芯管、或者无泵孔底反循环作业方式。需要随时对密度、湿度变化情况进行观察。
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]张金昌地质岩心钻探技术及其在资源勘探中的应用［J］探矿工程，2015，（10）．
[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）.
[4]牛春雨，等物探、钻探结合法在井下煤矿防治水中的应用———以中煤平朔集团某工作面为例［J］内蒙古煤炭经济，2014，（07）：145－146，151．
[5]徐鑫，等巷道超前钻探在煤矿防治水中的应用［J］煤炭与化工，2017，（02）：109－113．
[6]黄连兴煤矿井下绳索取芯钻探技术应用效果分析［J］科学中国人，2016，（11）：33．
论文作者:杜飞
论文发表刊物:《防护工程》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/18
标签：套管论文; 钻头论文; 地质论文; 技术论文; 煤矿论文; 钻杆论文; 岩层论文; 《防护工程》2018年第20期论文;