煤礦鉆探技術相關問題探究

◎劉長吉

煤礦資源一向是我國的支柱性能源，我國現階段能源短缺現象嚴重，而加大煤礦資源的開采，對促進我國實現可持續發展的戰略目標有著重要現實意義。但是在進行煤炭地質鉆探時，會遇到一些問題，不僅會阻礙對煤礦資源的開采，甚至還會威脅工作人員的生命安全，對國家對人們都有著不利的影響。本文主要針對煤礦鉆探技術進行分析和討論。

一、煤礦鉆探技術現狀

地質鉆探技術是人類賴以生存的重要技術，其歷史久遠，使用范圍廣泛。地質鉆探為我國資源開發開采提供了詳細的地質資料，對各類礦藏的開發利用起到了不可磨滅的作用。面積廣闊且地況復雜是我國地理環境的主要特點，地層中存儲著大量種類繁多的礦產資源。促進我國科技和社會進步的基礎就是研發先進的鉆探技術。地質鉆探技術能促進國民經濟的進步，鉆探技術的更新和經濟的發展是息息相關、相輔相成的。

隨著我國資源儲量越來越少，環境保護逐漸加強，開采難度和開采要求也會越來越大，嚴重阻礙社會經濟的發展。地質鉆探技術的改進和開發，是應對當下開采困難這個難題的主要手段。新的地質項目的開發，對于礦物開采和使用的人員來說，既是機遇又是挑戰，地質鉆探新技術的開發，讓地質鉆探技術向一個全新的發展階段邁進。實踐中的鉆探技術的更新并不是一帆風順的，金剛石繩索鉆探取芯法，作為一個國際領先的鉆探，由于種種困難，目前并沒有在國內普及。有時候越先進的技術，迫于和成本和配套的設備技術等壓力，即使十分便捷高效，往往也會在推廣時遭遇瓶頸，引進難度過大等問題使推廣面臨困境。

二、煤礦地質鉆探施工中常見的幾個問題

1.深孔問題。深孔鉆孔就是在煤礦開采過程中會遇到的一個問題，在煤礦地質鉆探施工中，由于對鉆探工具認識不夠全面、缺少實際經驗，所以在工程初期會存在很大的困難，造成施工不順。為了有效解決這些問題，需要對鉆探技術、鉆探工藝以及鉆探使用的機具進行細致的分析和研究，進一步找出機具出現問題的原因所在，并且根據問題采取相應的改善措施，保障鉆探施工的順利進行。

2.塌孔問題。煤礦安全問題近些年在我國越發受到關注，多次的煤礦事故，引起了人們對煤礦地質鉆探中塌孔問題的研究。只有不斷加強對煤礦地質中勘探技術的研究和水文條件的預測，才能最大化地減小塌孔風險的發生。要加強對塌孔問題的關注，并積極研究其防治辦法。分析造成塌孔的原因有很多種，最主要的表現在巖層硬度差異。地質鉆探工作過程中，對于不同硬度的巖層，其壓力掌握不穩定，如果是相對較軟巖層，其鉆進速度就會過快，那么當遇到硬度高的巖層時，鉆進過程中就會出現掉渣及堵塞現象。

三、煤礦鉆探技術的運用分析

1.反循環鉆探技術。反循環鉆探技術依據不同的循環截止可以進行分類包括水利和空氣反循環技術。這兩種循環的方式差異性比較小，都是通過鉆桿來向孔底進行資源的輸送，并且能夠提取柱狀巖心并待會地面進行取樣分析。水利反循環鉆探技術的優勢在于獲得到的巖塊是完整的，這對于取樣分析有較高的價值，高質量的巖塊能夠促使分析數據更精準，此外，其人工勞動力的強度也相對比較低。但是水利反循環鉆探技術的鉆進速度比較小，因此在能量耗費上存在不足。而空氣反循環鉆探技術是通過雙臂鉆桿外管的壓縮使得空氣流入鉆孔底，在沖擊力的作用下驅動潛孔錘實現作業。空氣循環技術的鉆探效果好且勞動強度低，相比于水利反循環鉆探技術的成本消耗低。但是，這一技術的取樣結果是巖屑，很難真實反映地質情況。

2.繩索取心鉆探技術。應用繩索取心鉆探技術工藝減少了起下鉆具的時間，能有效縮短鉆探時間，進而提高鉆探效率。主要應用于各種對于巖芯采取率要求較高的鉆孔或者是有些參數井的巖芯樣的特別要求。常規的鉆探工程中實際應用不是很廣泛，主要是工藝較為復雜其應用起來還是較為繁瑣和成本較高，缺點是回次進尺受限制。在惡劣環境下進行工作的時候，對鉆具壽命依然有很大影響，會直接影響鉆探施工管理的整體水平，因此這種操作技術在實際操作中應用得并不多。只有在地質條件較好的情況下，這種鉆探技術才能發揮它的最大價值，因此鉆探人員對于繩索取心鉆探技術還是比較認可的，只是這種鉆探技術本身對環境的要求比較高，也就不適合在復雜地況的惡劣環境中使用。

3.液動潛孔錘技術。液動潛孔錘技術目前在全球范圍內應用比較廣泛，這一技術是在回轉鉆探的基礎上，利用沖洗液驅動液動潛孔錘，在沖擊時可以有效地向鉆頭轉化一定的能量，從而促使破巖得以實現。這一技術在應用過程中，借助于其脆性大的優點，能夠在巖層剪影的地質中發揮有效的作用。此外，液動潛孔錘技術對于液壓泥漿粘稠度的要求并不高，且含沙量量少，潤滑性較為明顯。基于常規回轉鉆探的改善與優化，可以通過回轉力和沖擊力，能夠對于高硬巖的鉆進率進行提升，這樣就可以在打孔方面降低成本。該技術在堅硬的巖石中具有抗剪度低，脆性大的特點，在一定程度上可以緩解因鉆孔質量不足或者鉆探的地形復雜等方面的問題。在技術不斷發展的情況下，液動淺孔垂技術也有了技能突破，對于小口徑巖心鉆探的突破使得我國在水文水井等領域的鉆探空間得到了提升，但這一技術的人工勞動力成本較大。

四、我國地質鉆探技術的發展趨勢

1.鉆探方法的發展趨勢。當前在我國科學技術的發展過程中，現有的鉆探方式不能夠滿足工程的需求，同時在應用的過程中體現出來的問題越來越多，基于此，在實踐過程中地質鉆探技術發展方向是我國地質資源勘查領域中需要研究的一大問題。因此在未來的發展過程中，中斷方法的研究也是研究的一個重點，同時對于勘探方法的應用，它的應用范圍也在逐漸的擴大，因此值得重視。

2.地質鉆探設備的發展趨勢。我國地質鉆探工作越來越深入，表層和淺層的礦產資源已經十分匱乏，當下階段和未來主要進行深層鉆探。傳統的鉆探設備已經難以適應地質勘探工作進展。為了提高作業效率適應深層鉆探的需要，還需研發更高強度的鉆探設備，解決深部鉆探需要解決的相關問題，和一機多用的新型設備來適應不同的鉆探環境。地質鉆探也會根據某種具體的需求開發鉆探設備，進而研發一整套的配套設備。

3.地質鉆探應用領域的發展趨勢。地質鉆探技術主要應用探明地下地質情況，礦藏的埋藏深度和厚度，巖芯樣品的化驗分析，目的層開發和開采工作，針對西部地區的深層礦物質的開采貢獻更為明顯。現如今，地質鉆探技術正在拓展其應用領域。不僅僅限于地質找礦，比如煤層氣和非常規天然氣的開發利用，水源地熱井利用方面，相信在不久的將來，地質鉆探技術的服務對象和服務范圍也會越來越廣。

結束語：煤炭資源是我國的重要能源資源，對我國的社會經濟發展有著極大貢獻。煤礦地質鉆探過程中，地質條件復雜，對煤炭安全高效回采率產的影響較大，應當重視對煤礦鉆探技術的運用與發展，促進我國煤礦地質鉆探事業的可持續發展。