煤田地質鉆探中的常見問題與對策分析

江蘇煤炭地質勘探三隊 江蘇 常州 213022

煤炭資源是社會發展中必不可少的一種資源，對于我國經濟與社會的發展起到了一定的促進作用。為了能夠確保煤炭開采數量達到社會發展的要求，需要進一步優化與改進地質鉆探技術，能夠更好地應用在不同地形條件下開采使用，為煤礦領域全面發展提供良好基礎。

1 地質鉆探技術概述

地質鉆探工作是在地表某種特定地質條件進行鉆探，通常可以有普查與詳查兩種方式。進行普查鉆探的工作就是掌握地層與地質結構。詳查鉆探要通過使用鉆探技術，主要的目的就是能夠掌握地質結構，較之其他勘察技術來說，鉆探工作量小，也不會損壞地層結構，可以快速掌握地質條件，同時精確度高[1]。

2 地質鉆探技術實際應用過程中的問題及應對措施

2.1 深孔鉆探作業中存在的問題及應對措施

隨著煤炭資源開采深入進行，有些淺埋煤層和地質簡單的煤層開采殆盡，就會導致開采環境變得更加的復雜。因此，在地質結構勘察階段，深孔鉆探被逐步應用到實踐中。當前我國煤礦企業在實施地質勘察階段，進行深孔鉆探時，由于經驗不足，機械設備使用不當等，造成一系列的問題普遍存在，鉆探工作受到較大的影響。要想徹底解決這些問題，要保證鉆探施工機具、技術與工藝等方面符合要求，為后續鉆探施工提供堅實的基礎。首先，鉆探開始前，技術人員要深入調查和分析，掌握鉆探區域內的地質條件。因為煤礦開采與其他資源開采有著明顯區別，因此，鉆探環節要做好鉆探時間控制，鉆探時間越長，風險因素則越加明顯。其次，要想確保鉆探順利實施，就必須要選擇性能優良的設備，這是基本要求。此外，鉆探進行中，根據技術標準來實施鉆探，防止出現安全隱患和問題。在深孔鉆孔施工環節，鉆桿裝置的選擇也尤為關鍵，如果選擇的鉆桿型號不合格，就會存在滑扣的問題。因此，應該做好各個方面的控制，以提升鉆探的整體水平。

2.2 塌孔問題及應對措施

煤炭資源開采環節，安全問題是尤為關鍵的。要想保證鉆探勘察環節可以達到安全性標準，技術人員應該在鉆探開始前充分了解當地的水文狀況和地質條件。首先探測工作結束后，要對于該地區地質條件有著深刻的了解，從而可以使得各項工作可以安全地開展。根據目前職能部門的分析，近期我國的煤礦企業鉆探施工中出現安全事故中，有超過90%都是因為塌孔而出現的。只要是出現塌孔的情況，就會導致鉆探施工中斷進行，后續處理難度也會比較高，還會出現埋鉆、卡鉆等嚴重的事故問題，甚至整個鉆孔報廢，后果極為嚴重。

綜合分析塌孔問題，總結經驗教訓，明確塌孔現象和原因如下所示：①地質結構中存在巖石層，鉆孔中因為不同層硬度相差較大，造成鉆探中不能有效的控制鉆探壓力參數，進而導致巖石粉末聚集的情況。②鉆孔時間過長，不能及時將巖石粉末排出去，進而導致塌孔的情況出現。③鉆孔環節，因為地質結構發生較大的變化，如果此時遇到硬度較高的巖石結構，會給整體鉆探產生比較大的影響，會造成掉渣的情況。因此，鉆探作業環節，如果返水的情況逐步減弱，就會出現碎石材料，鉆探工作無法繼續進行，或者鉆進難度高，應該立即通過旋轉的方式起鉆，將渣帶出才能繼續緩慢地進行鉆探，否則就會導致塌孔的出現[2]。

3 地質鉆探技術在煤田勘探中的應用

3.1 繩索取芯技術的應用

該技術的首創者是美國，逐步被應用到實踐中，最初是進行石油鉆井，在開展必要的改進與完善后，被大量的應用到不同地層結構中的鉆探施工，也可以按照不同地質條件選擇最佳的鉆探工具。我國是在20世紀的70年代逐步引入該技術，并且已經研發出很多先進的鉆探工具，使得其能夠大量地應用到鉆探環節中，并且取得非常好的效果。最具代表性的是繩索取芯技術，其可以在不提取鉆芯的條件之下把鉆孔環節存在的巖屑直接排出去，從而可以縮短鉆孔作業時間，使得鉆探工作順利實施，提高鉆孔效率。當前繩索取芯技術被大量的使用到地質勘查中，可以有效縮小鉆桿在鉆孔樁的升降次數，可以減輕勞動強度，提高使用效果。

3.2 液動潛孔錘鉆探技術的應用

從目前應用情況來看，我國的液動潛孔錘鉆探技術已經處于世界發展的前列。該技術是利用回轉鉆探的方式，將安裝在鉆桿位置或者巖心管部與鉆頭位置上，在鉆孔環節，能夠直接給頭部施加必要的沖擊載荷，可以提升鉆孔效率。該鉆探技術是從傳統回轉技術作為基礎研發和應用的，是一種新型的鉆探技術，對于一些脆性較大的地層結構或者耐沖擊性較強的硬巖層效果比較好。對于硬度較高或者地質復雜性較強的結構進行鉆探施工，通過液動潛孔錘鉆探技術能夠提高鉆孔質量水平，促進工作效率的提高。由于該技術是以回轉結構作為基礎研發和應用的，因此，可以在沒有大幅改變回轉鉆探設備結構就能夠提升鉆探效率和質量。

3.3 反循環鉆探技術的應用

該技術在應用前，可以結合不同地質條件使用空氣反循環鉆進法或者水力反循環鉆進法，從而可以防止使用單一鉆探方法而產生局限性，可以擴大應用范圍，使用效果非常好。根據不同的循環介質，可以將該技術分為空氣反循環鉆進、水力反循環鉆進形式，前者主要是通過空氣作為介質來進行，該結構形式的驅動壓力值與混合室結構和具體的深度存在直接的聯系，如果設置的深度相應增大，驅動壓力值也會隨之提高；而后者因為其驅動壓力是比較小的，所以只能是應用到淺孔鉆探作業中，使用受到比較大的限制。

4 結束語

綜上所述，繩索取芯技術的取芯性能是非常好的，能夠進行深孔鉆探作業施工；反循環鉆探施工技術的效率非常高，應用到淺孔鉆探效果最佳。因此，在進行鉆探作業開始之前，應該綜合當地的地質條件和具體狀況選擇合適的鉆探技術，也可以根據要求進行不同鉆探工作的組合應用，可以有效提升鉆進施工效率，減少鉆探時間，為煤炭資源的高效開發應用起到積極的促進作用。