探討地質深孔鉆探技術與管理

萬金緒

摘要：煤炭資源作為一種國家經濟建設過程中的基礎性的能源，在開展各項經濟建設中發揮了重要的作用。煤田地質超深孔鉆探作為重要的對煤炭地 質情況和煤炭儲量進行勘察的工作，其鉆探工藝對煤炭企業的生產經營效益有直接影響。但是根據實際情況分析，我國煤田鉆探還存在相關問題，對煤田 的鉆探效率造成嚴重影響，所以有必要對煤田鉆探工藝加強研究，使煤田的鉆探效率得到有效的提升。本文分析了煤田地質超深孔鉆探施工過程中的問題 和技術措施及工藝過程，提出了提升鉆進效率的措施和方法，僅供參考。

關鍵詞：煤田地質;深孔;鉆探技術

1.地質鉆探技術的意義和作用

地質鉆探項目可以分為文物勘察鉆探、地熱鉆探、石油鉆探、地質鉆 探、水文水井鉆探、工程勘察等等。我國是一個幅員遼闊的國家，具有非 常豐富的礦產資源儲量，在開發礦山資源方面，地質鉆探技術起到了至關 重要的作用。隨著我國科學技術的發展，不斷發展和革新的地質鉆探技術 在改良分析堿性土壤、土地滑坡預防、勘測礦產資源以及勘測地下水等方 面都起到了積極的作用，尤其是在合理開發資源和保護環境方面，地質鉆 探技術也起到了越來越強烈的影響作用。因此，現階段，地質勘測技術水 平的有效提升，地質鉆探技術應用范圍的有效拓寬，如何使高效開發的現 實資源與社會經濟的發展保持同步看，是當下每一位地質工作者都要研究 和思考的新課題。

2.煤田地質超深孔鉆探施工過程中的問題和技術措施

2.1 超深孔鉆探施工過程中常見的問題

（1）鉆孔取煤具有較大的難度

當前隨著煤田地質鉆孔深度的逐漸增加，既為地質勘查創造了便利條 件，又更加明確了煤炭資源的分布情況和儲量。根據相關報道可知，國內 許多水文地質探測隊的平均鉆孔深度都能達到 1800—2000m 之間，部分水 文隊施工的地熱井深度甚至達到了 4500—5000m，使當前煤炭地質勘查的 需求得到有效滿足;但同時超深鉆孔也會加大取煤工作的難度，特別是在 煤系地層的鉆井施工中，因為受鉆孔空間的制約，在深層地質探測中只能 采用一些探測儀表，加上煤層不同其結構和分層情況也存在著較大的不同，因此超深孔鉆探施工中首先需要考慮如何保證探測儀表和取樣都具有一定 的代表性。

（2）在鉆井過程中有漏失鉆井液的情況

隨著鉆井深度的逐漸增加，鉆機會依次在多個地質層穿過，當其穿過 巖石覆蓋層，進入漏失層時，鉆孔液壓柱很可能會因為地下壓力的突然減 小而出現下降的現象，導致鉆孔液壓柱的孔壁在外力的作用下其內部液體 會發生泄漏，進而對鉆機周圍土層產生較大的抽吸作用，嚴重的話可能會 導致局部土層發生坍塌，進而發生鉆孔事故，如 2018 年伊犁察布查爾縣梧 桐溝煤田詳查項目 ZK5-3 鉆孔在鉆孔施工過程中，當鉆孔在粗砂巖的破碎 漏失層鉆進時，因為鉆井液嚴重泄漏導致鉆孔出現坍塌情況，造成 1200m 鉆具掩埋，后經返鉆事故處理，鉆孔報廢，800m 鉆具留在孔內，鉆孔重新 施工，這樣不僅對勘查工作的正常進行造成影響，還使鉆井材料造成嚴重 的損失。

2.2 采取的地質鉆探技術措施

（1）對鉆井液做好儲備

在勘測煤田地質鉆孔時，如果鉆孔的深度超過 1500m，則很容易產生 漏失情況。根據其技術層面分析，是可以對漏失現象的危害進行有效的控 制的，即只要采取合理的保護措施，便能控制因漏失導致的土層坍縮影響 在最小的范圍之內。其中運用儲備的鉆井液回灌鉆孔便是一種有效的保護 措施，它的作用原理是，在鉆井液發生漏失的時候，及時用儲備的鉆井液 回灌鉆孔，使鉆孔的內外壓力在短時間內達到平衡，同時快速上拉鉆具，使因鉆井液出現漏失而可能埋沒鉆具的危險得到有效的避免。

（2） 在其向硬度相對較大的基巖層鉆進時，提前把套管下入。在鉆孔 的施工中套管的作用有：在基巖層表面實施的鉆孔施工，可使鉆機設備的 鉆孔壓力得到降低;同時套管還有相應的保護功能，可使因漏失導致的地 下土層坍縮問題得到有效降低，為施工提供了安全保障。

3.煤田地質超深孔鉆探技術

3.1 反循環式鉆探技術

水力反循環和空氣反循環是反循環鉆探技術主要包括的兩大類，根據 不同的循環介質來進行不同的選擇。泥漿或者是水之類的是水力反循環鉆 探技術的循環介質，其工作的原理就是將泥漿或水傳送到孔底，得到柱狀 的巖心就必須通過取芯鉆頭，這樣可以隨著鉆頭將巖心送達到地面。空氣反循環鉆探技術的工作原理就是空氣會通過雙臂鉆桿外管送到孔底，從而 產生空氣膨脹，產生對孔底潛孔錘的沖擊力，從而使得潛孔錘劇烈的撞擊 孔底巖石，從而導致巖石剝落。這樣，鉆桿在回到地面之后必然會捎帶一 些剝落的巖石，研究這些巖石就可以獲取一些數據或資料。空氣反循環技 術由于成本低、勞動強度低的優點非常適用于新疆部分干旱缺水的地區，但是這種技術只能獲取巖石的碎屑，無法真正的代表整個底層的結構。

3.2 液動潛孔錘鉆探技術

就我國現階段的科學技術來講，液動潛孔錘鉆探技術是比較先進的，其工作原理就是液動潛孔錘子的工作使由沖洗液帶動起來的，沖洗液給潛 孔錐施加壓力的過程中，潛孔錘接收到的能量就會傳送給鉆頭，這樣鉆頭 在猛烈撞擊巖石的過程中就會產生有節奏的沖擊負荷，從而獲得巖石的樣 品。泥漿泵是最好的傳送沖洗液的工具，以回轉鉆探技術為基礎，液動潛 孔錘鉆探技術菜得以發展起來，在回轉力和沖擊力的共同作用下，提高了 設備的鉆進性能，降低了打孔的成本。與此同時，液動潛孔錘鉆探技術可 以充分利用脆性大、抗剪強敵低等巖石的特點，即便是相對復雜的鉆探工 作也可以很好地完成。液動潛孔錘鉆探技術需要不停地撞擊，是一種高頻 作業，適用于抗剪強度低、脆性大、硬度大等地質環境。

3.3 組合鉆探技術

組合鉆探技術實際上就是充分結合液動潛孔鉆探技術、繩索取心鉆探 技術與反循環鉆探技術，這三種技術的優點得到最大化的利用，這也是為 什么組合鉆探技術可以有更加廣闊的適用范圍的原因。根據實際情況諸如 地質、地層鉆探要求的不同來選擇最恰當的施工技術，這樣不僅可以使得 成本和勞動強度大幅度的降低，同時也大大提供提高了鉆探的工作效率。該技術早就應用在新疆等地區，與以往的技術相比，能夠使作業效率增加 到 5 倍之上，還能減少施工成本，在國內具有十分廣闊的應用前景。

4.提升鉆探技術的管理措施

4.1 建立完善的地質鉆探安全施工管理體系

在地質鉆探工程中，管理人員應建立完善的地質鉆探管理制度，能夠 從以下幾個方面著手：首先，應當建立完善的施工管理制度條例，進而做 到對施工中的行為進行規范，其次，還應當建立相應的安全管理制度，進 而保證地質鉆探工作的正常進行。再者，還應當不斷強化管理人員的安全 管理意識，樹立安全管理理念。最后，還可以設置相應的獎罰措施，從能 動性上提高地質鉆探技術的整體安全管理積極性。

4.2 地質鉆探機械設備管理

保障地質鉆探機械設備是地勘施工的重中之重，加強對設備的管理對 于地質鉆探施工中的安全管理有著積極的推動作用。設備管理主要表現在 以下幾個方面：在進行設備選購時，應當盡可能選擇高質量且滿足相關規 范的設備。在設備的日常管理中，應當加強在設備維護方面的投入，經常 對設備進行維護檢修，可以大幅度提升設備的使用年限，降低設備出現故 障的概率，一方面可以避免出現因為設備問題而導致工程逾期的現象，另 一方面也有助于降低施工成本。

結語：

鉆探技術作為工程勘察中的一項十分復雜的技術，在實際工程中被大 量的應用，根據地質條件的不同，根據實際情況的不同，工程人員應該確 保選擇鉆探技術的科學性和合理性，這樣才能夠使方法與設備得到有效的 統一，通過采取有效的措施，使鉆探的質量得到進一步提升。

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