試析水平定向鉆進技術在胡底地質構造勘探中的應用

秦濤

摘 要：定向鉆孔技術能夠對鉆孔的軌跡進行精確控制，且能滿足現代社會中胡底礦井中對探明地質構造的相關要求，因此本文主要對水平定向鉆進技術在胡底礦井地質構造勘探中的應用進行了研究，希望能夠提供一定的參考。

關鍵詞：水平定向鉆進;胡底礦井;地質構造勘探;應用

胡底礦井主要位于我國山西省沁水礦天的南部位置，為了能夠將胡底礦井主運石門附近地層發生的變化情況勘探情況，為抽掘采銜接提供有效的依據，引進了一臺型號為ZDY6000LD的定向鉆機，一共斷續施工了4個定向鉆孔，將礦層的走勢準確探明清楚，并為礦方的施工提供了比較有效的地質參數情況。

1 水平定向鉆進技術的相關概述

礦井下近水平定向鉆進技術主要是利用泥漿泵，將孔底螺桿馬達驅動，使其帶動鉆頭進行回轉切削工作，而鉆進中鉆桿中不進行回轉。通過孔口防爆計算機可以實時顯示設計的軌跡和實鉆關機，將帶彎接頭的螺桿鉆具進行調整，從而將工具面向角進行改變，對鉆頭處的傾角和方位角進行控制，最終就能達到對軌跡控制的目的。

水平定向鉆進技術與傳統的回鉆技術相比，其能夠更加精準對鉆孔軌跡進行控制，且能進行孔內開分支，有效降低鉆場開鉆的成本費用，但在鉆進的過程中遇到孔內事故，還可以利用分支繞開障礙，推動了我國礦井下鉆探方面的發展。因為每個礦井地層的條件和用途存在不同，一般情況下水平定向鉆進技術主要應用于勘探地質構造、抽采礦層及高位瓦斯等方面，本文對其進行了詳細的探討。

2 水平定向鉆進技術在礦井地質構造勘探中的應用

2.1 地質構造勘探中的定向鉆孔

地質勘探工作主要用于當了解的礦井地質內容較少的情況下，在進行開掘巷道前能夠對地質情況進行準確勘測，進一步降低開采的成本費用。地質構造勘探的工作包括探測礦層頂底板走向、斷層構造以及地質體邊界等內容，而胡底礦井水平定向鉆進施工主要是探測礦層傾角。

2.2 胡底礦井地質層的特點

胡底礦井處于山西省沁水礦田南部，整個區域內的地層總體走向為北北東，井田西北邊界的寺頭正斷層是主要的斷層，該斷層延長的長度大約有10km，控制著區內礦層氣成藏，區域內發育還擁有石門上向斜、東嶺山向斜等，并在邊界附近發育了7處坡陷落柱，所以由此可以知道，該礦層的起伏相對較大，要想開拓巷道并開采礦層具有非常大的難度。

在井田內，其主要的含礦地層由太原組和山西組構成，整個區域內最穩定的可采礦層為山西組3號礦層，該礦層頂底板巖性主要是泥巖和砂巖，其具體的礦頂底板巖性如表所示。

2.3 鉆孔設計的相關內容

2.3.1 設計鉆孔的依據

鉆場主要設置于鋪運石門底板礦層線上，因為礦層容易出現塌孔和噴孔等情況，所以應該在底板中布置定向鉆孔，并向上到礦層后開設分支孔開展重新的探礦工作，知道了解了地層起伏的具體情況以及分布的陷落柱情況等。通過探測可以知道，在該鉆場內地層的起伏傾角相對較大，因此在實際施工的過程中應該注意對軌跡進行控制，并讓排渣的順暢性得到保證，當鉆進到探礦點時需要急速上升，并預留出分支點。

2.3.2 水平定向鉆孔施工工藝研究

水平定向鉆孔施工的具體流程如下：首先需要設計鉆場和準備鉆場，在設計鉆場時應該確定其傾角和方位角，準備鉆場的過程中則需要對設備安裝進行調試;當確定了工具面向角之后進行主鉆孔施工，并對鉆孔進行測量，了解方位角和傾角的實際情況是否于設計軌跡存在偏差，當鉆進到多個分支孔點之后需要對工具面向角進行調整，當鉆進完成了多個分支孔后就要提鉆到主孔位置對主孔進行施工，最終完成終孔提鉆。

本文對鉆場進行布置主要是將型號為ZDY6000LD的定向鉆機以及其配套的裝備按照相關的規定進行連接，并且頂板和底板需要掛網噴漿，對底板進行硬化處理，在現場還需要設置通訊、水電等必要的設施，在設計鉆孔的過程中需要按照施工要求對軌跡進行設計，因為該區域內的礦層起伏相對較大，所以為了對主運和鋪運巷道掘進的方向礦層趨勢進行探測，必須要進行設計鉆孔的工作，加上礦層的瓦斯壓力較大且比較破碎，所以給礦層施工帶來了更大的難度，無法讓施工安全得到有效保障，所以需要在底板的砂巖中布置鉆孔，使用前進式的分支方法，探礦工作完成后需要開分支進行繼續的探礦工作，直到探明了整個礦層傾角，并以相關的設計鉆孔參數要求為依據，編制出更加科學的施工方案和技術措施，為施工的開展做好相應的準備。

在實際鉆孔施工的過程中，需要以鉆孔開孔設計的參數將鉆進進行穩固，并采用回轉鉆進工藝進行開孔，使用的鉆具組合由平底鉆頭和鉆桿組成，當開孔12m后需要擴孔6m，安裝孔口裝置時需要按照兩堵一注的方法進行封孔工作，然后對工具面向角進行調整之后再鉆進，直到達到預定的孔深后再終孔提鉆，并按照相關的要求進行封孔。

3 結束語

隨著科學技術的不斷進步，水平定向鉆進技術的出現是必然趨勢，其可以精確控制鉆孔的軌跡，并能再原鉆孔的軌跡中開分支進行進一步的探礦工作，讓礦井地質構造勘探工作的質量和效率得到了一定的保證，所以相關部門在實際施工的過程中應該積極采用該類技術，并嚴格按照相關的要求使用，將該技術的作用充分發揮出來，并推動我國礦田開采行業的進一步發展。

參考文獻：

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