定向鉆進技術在礦井地質勘探中的應用探究

（湖南省地質礦產勘查開發局四一七隊，湖南 常德 415100）

在新時期環境下，隨著我國礦井開采行業的快速發展，人們對礦井地質勘探的關注力度不斷加強，因此，在實施礦井地質勘探過程中要準確獲取礦層的走向，并及時獲取礦井地質的構造情況，一旦發現存在斷層、采空區以及陷落柱，能夠及時進行預防，避免發生礦井安全事故，對此可以充分發揮定向鉆進技術的優勢和作用，從而準確掌握鉆孔軌跡，準確獲取地質勘測數據[1]。

1 定向鉆進技術概況分析

（1）定向鉆進技術工作原理分析。定向鉆進技術在應用時涵蓋不同部分和設備，其中主要包括工藝設備、測量工具以及特殊的鉆孔工具，該技術在地質勘探孔施工中進行應用，同時,相關的工藝設備主要包括下水磁鉆桿、孔口計算機、通信電纜、送水器以及定向鉆機等，主要應用原理是通過孔底馬達的旋轉來促使鉆頭旋轉，然后對準施工區域的礦層進行切削，其中鉆桿柱在不旋轉的情況下，由馬達推動鉆頭進行鉆進工作，其中測量工具能夠將孔底信息進行有效傳輸，并通過監控設施對鉆孔的痕跡進行有效追蹤和檢測，待孔底信息傳輸到控制系統后，通過螺桿來有效控制鉆孔的路線，并利用傾角以及方位角度的改變來確保鉆孔點與靶點重合，在實際軌跡設計時往往與實際鉆孔之間存在相應的誤差，因此，從業人員要時刻對鉆孔情況進行監視，從而及時調整鉆孔的軌跡和位置，確保鉆進軌跡依照規范的路線進行工作[2]。

（2）定向鉆進軌跡測量及優勢分析。第一，定向鉆進技術在應用時需要依照斜傾角、方位以及孔深來對三維坐標位置進行計算和確定，從而有效提升鉆孔定向測量的精度，在具體計算時主要是將鉆孔軸線劃分為不同的段落，并依照不同的段落來獲取有效的數據，然后疊加不同段落鉆孔軸線的測量數據，測量過程要嚴格控制存在的誤差，從而確保鉆進工作符合實際的工程需求。第二，首先，隨著科學技術的不斷創新與發展，定向鉆進技術水平得到快速提升，在實際應用時能夠通過對鉆孔軌跡的控制來確保鉆進的效率，同時能夠進一步提升地下勘探的安全性，其次，能夠準確獲取三維坐標，并利用不同分支孔來對某一點的三維坐標進行有效計算，利用重復的測量方式來對不同三維坐標數據進行獲取，從而保障整個勘探測量的精度，最后，通過多次測量能夠收集大量的三維坐標數據信息，從而確保整個測量精度的進一步提升。

2 定向鉆進技術施工方法探究

在實施礦井地質勘探過程中，通過定向鉆進技術能夠對鉆頭空間以及鉆孔軌跡進行有效控制，尤其是針對底層情況未知的勘探項目，可以通過計算鉆孔軌跡來獲取鉆孔進入的垂直深度和位置，第一，利用勘測儀器來對地質異常區域進行有效勘測，然后將勘測點靶區在工程圖上標記出來，并依照相關資料來科學合理設計定向鉆孔方案。第二，對地層的變化情況進行有效識別，在定向鉆進時可通過返渣對底層下巖性進行及時的觀察，并依照軌跡偏差對空間位置進行有效確定。第三，地質勘測工作在實施過程中容易碰到陷落柱、地下斷層等區域，同時容易發生采空區地質異樣帶，導致鉆頭在行進過程中容易發生卡埋等現象，對此要及時將鉆頭拔出，并選擇地質比較穩定的區域進行鉆進工作，從而地質勘測工作提供有效保障。

3 定向鉆進技術在礦井地質勘探中的應用

（1）對工作面礦層厚度及走向進行勘測。在地質勘探過程中，通過應用定向鉆進技術能夠在柱鉆孔附近區域設置不同的分支孔，同時能夠有效計算礦層底板或者頂板區域的勘測數據，然后將有關數據實施有效轉化，最終獲取礦層的實際標高，并且能夠對標高順序的排列來有效連接底板以及頂板的具體數據，經過有效計算獲取相應的礦層傾角。

最后，對所有獲取的勘測數據進行有效的整理、歸納以及分析，從而有效獲取礦層鉆進的走向以及軌跡。

（2）定向鉆進技術在礦井陷落柱勘測應用。在勘探陷落柱過程中能夠充分發揮定向鉆進技術的優勢和作用，首先要將靶點設計在陷落柱多發區域部分，然后實施精準的鉆進和勘測，一旦發生卡鉆、鉆孔返渣巖粒破碎以及鉆進速度緩慢等情況，則可以判斷該區域為陷落柱。同時，利用鉆孔系統能夠有效標記陷落柱的坐標，從而將地層中陷落柱的平面分布圖有效繪制出來，進而幫助從業人員提供有效的參考數據。

（3）定向鉆進技術在采空區中的勘探應用。在勘探采空區過程中首先要對鉆孔的靶點進行設計，對靶點間距進行合理化控制，然后通過定向準金技術對靶點進行精確化命中，一旦發生突進、不返水以及卡鉆等情況，則能夠對區域判定為采空區，同時，在勘探采空區過程中能夠對采空區的坐標進行準確確定，從而獲取精確的分布圖，確保整個施工的穩定性和安全性。例如有的礦井中容易出現不同類型的采空區，導致礦井生產容易受到影響，對此要利用定向鉆進技術對采空區的高度以及范圍進行確定，從而對靶區進行確定，同時利用分支孔以及定向鉆孔來實施進一步的勘探，通過計算不同軌跡參數來對鉆場以及采空區位置進行計算，從而有效采空區的準確位置，確保礦井生產的安全性和效率。

（4）定向鉆進技術在順層孔礦層地質勘探的應用。在勘探順層孔礦層時，能夠對礦層頂板的具體起伏狀況進行探測和獲取，然后實施分支孔的設置，從而以重復施工的方式來進行勘測，從而獲取礦層褶皺以及礦層傾角的具體狀況，并依照頂板以及礦層底板的勘測數據來獲取其他參數。

（5）定向鉆進技術在巷道斷層勘探的應用。巷道斷層勘測主要是對礦層巷道前方距離比較遠的區域進行勘探，在實際勘探過程中主要通過長距離定向孔來實施礦層底板或頂板區域的施工，同時對不同的支孔實施有效施工，從而獲取相應的坐標數據，基于準確數據將斷層分布圖以及地質構造圖繪制出來，進而幫助從業人員有效開展巷道斷層勘探工作。綜合來說，在地質勘探過程中通過應用定向鉆孔技術能夠有效提供參考和指導作用，從而為整個勘探工作提供有效保障。

4 結語

綜上所述，定向鉆進技術在應用時涵蓋不同部分和設備，需要依照斜傾角、方位以及孔深來對三維坐標位置進行計算和確定，從而有效提升鉆孔定向測量的精度，在實際應用時能夠通過對鉆孔軌跡的控制來確保鉆進的效率，同時能夠進一步提升地下勘探的安全性，保障整個勘探測量的精度，同時利用不同數據連接不同點，從而對整個地質構造空間分分布情況有效繪制出來。在地質勘探過程中，通過應用定向鉆進技術能夠對標高順序的排列來有效連接底板以及頂板的具體數據，經過有效計算獲取相應的礦層傾角，對所有獲取的勘測數據進行有效的整理、歸納以及分析，從而有效獲取礦層鉆進的走向以及軌跡。