煤田地質(zhì)鉆探技術(shù)現(xiàn)狀及展望

■　劉非

（陜西省煤田地質(zhì)局一九四隊(duì)陜西銅川727017）

煤田地質(zhì)鉆探技術(shù)現(xiàn)狀及展望

■劉非

（陜西省煤田地質(zhì)局一九四隊(duì)陜西銅川727017）

隨著煤炭行業(yè)的發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，煤田地質(zhì)勘探鉆探技術(shù)也有了很大的發(fā)展。本文根據(jù)我國(guó)煤田地質(zhì)的特點(diǎn)及世界先進(jìn)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，分析了我國(guó)煤田地質(zhì)勘探的主要技術(shù)--鉆探技術(shù)特點(diǎn)，并展望了煤田地質(zhì)鉆探技術(shù)未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。

地質(zhì)鉆探煤田勘查

煤炭是一種重要的能源，我國(guó)是能源消耗大國(guó)，每年需要消耗大量的能源，在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中，煤炭占主導(dǎo)地位，我國(guó)的大部分電力公司都是利用煤炭進(jìn)行發(fā)電的。因此煤炭的消耗量十分驚人，為了保障國(guó)家能源的充足供應(yīng)，必須加強(qiáng)煤炭的鉆探和開(kāi)采工作，從而保證國(guó)家能源安全。在煤炭開(kāi)采中最為關(guān)鍵是煤田的地質(zhì)鉆探工作，鉆探工作是否到位直接影響到煤炭的開(kāi)采效率和開(kāi)采質(zhì)量。因此，為了增強(qiáng)我國(guó)煤炭資源保障能力，必須進(jìn)一步加大煤炭資源的鉆探力度，加強(qiáng)煤田鉆探工作的管理水平，從而從總體上提高煤田鉆探能力。

1　煤田地質(zhì)勘探技術(shù)概況

煤田的勘探方法，一般是針對(duì)某一地區(qū)的具體特點(diǎn)和勘探要求，運(yùn)用地質(zhì)理論和適當(dāng)?shù)目碧郊夹g(shù)手段，以較少的投入取得能夠滿(mǎn)足使用要求的地質(zhì)資源的思路和具體部署。其主要的技術(shù)手段有遙感地質(zhì)調(diào)查、地質(zhì)填圖、坑探、鉆探、巷探和地球物理勘探等等。其中，鉆探是利用機(jī)械傳動(dòng)鉆桿和鉆頭，從地面向下鉆直徑小而深的圓孔（鉆孔），從中提取巖芯、煤樣，以獲取地質(zhì)信息，它是了解地面以下深部地質(zhì)情況和采取各種樣品的有效手段，已經(jīng)成為煤田地質(zhì)勘探中主要使用的技術(shù)手段之一。

2　初期的勘探鉆探技術(shù)

在1950-1970年這20年間，煤田地質(zhì)勘探鉆探主要采用的工藝就是運(yùn)用普通材質(zhì)的合金、鐵砂以及鋼粒分層鉆進(jìn)。而在1950年之前的勘探鉆探工藝就可概括為輕壓、慢轉(zhuǎn)、少給水，但是其工作質(zhì)量和效率則是非常低的。隨后在不斷的實(shí)踐過(guò)程，勘探鉆探技術(shù)有了一定的發(fā)展，其中鉆孔的大小就有了一定的變化。此時(shí)的勘探鉆探工藝可以概括為高壓、快轉(zhuǎn)、大水，就有效的提高了勘探鉆探工作的效率和質(zhì)量。工作效率和質(zhì)量一直是煤田地質(zhì)勘探鉆探技術(shù)發(fā)展中需要考慮的問(wèn)題，在1970-1980年期間，就加大了對(duì)金剛石鉆進(jìn)技術(shù)的研究，著重進(jìn)行的是人造金剛石和金剛石鉆頭的研究和制造工作，將其應(yīng)用到實(shí)際的鉆探工作中。而在1980年的后期，為了更加有效的提高了鉆探工作的質(zhì)量和效率，逐漸對(duì)繩索取心金剛石鉆進(jìn)技術(shù)進(jìn)行研究，這個(gè)時(shí)期也逐漸形成了在金剛石鉆進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)多種工藝有效結(jié)合的指導(dǎo)方針。因而這個(gè)階段科學(xué)技術(shù)水平有了一定的提高，新工藝的應(yīng)用和發(fā)展也創(chuàng)造出更多的經(jīng)濟(jì)效益。

3　鉆探技術(shù)的發(fā)展

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的積累和探索，煤田鉆探技術(shù)有了快速的發(fā)揮，目前采用的有：

3.1空氣泡沫鉆探技術(shù)

該技術(shù)是原地礦部“七五”和“八五”期間的重點(diǎn)科研攻關(guān)項(xiàng)目，經(jīng)過(guò)不同環(huán)境條件及機(jī)具試驗(yàn)研究總結(jié)了一套比較成熟的泡沫工藝和鉆進(jìn)規(guī)程。由于其后正值地質(zhì)鉆探工作量銳減，而此技術(shù)在初期投資、能耗和后期泡沫劑回收方面的費(fèi)用都比普通鉆進(jìn)技術(shù)高，因此其推廣應(yīng)用處于停滯狀態(tài)。

3.2金剛石繩索取心技術(shù)

繩索取心（WL）鉆探技術(shù)被稱(chēng)為鉆探技術(shù)的第一次革命，是在全球地質(zhì)找礦鉆探施工中是應(yīng)用最廣泛、綜合地質(zhì)效果最佳的鉆探技術(shù)。自上世紀(jì)70年代中期在我國(guó)開(kāi)始推廣應(yīng)用，但在應(yīng)用廣度和深度上與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比存在較大差距，利用繩索取心鉆探技術(shù)完成的巖心鉆探工作量仍不足全部固體礦產(chǎn)巖心鉆探工作量的30%。國(guó)產(chǎn)繩索取心鉆具存在材質(zhì)不佳、加工質(zhì)量差、易折斷和脫扣等問(wèn)題，不能滿(mǎn)足1000米以深鉆孔的需要。

3.3反循環(huán)連續(xù)取樣鉆探技術(shù)

反循環(huán)連續(xù)取樣鉆探技術(shù)被稱(chēng)為鉆探技術(shù)的第二次革命。它采用壓縮空氣作為循環(huán)介質(zhì)，利用雙壁鉆桿以沖擊回轉(zhuǎn)全面碎巖和連續(xù)巖屑作為地質(zhì)樣品的方式進(jìn)行鉆探施工。隨著鉆進(jìn)的不斷進(jìn)行，巖屑被高速氣流連續(xù)地經(jīng)雙壁鉆桿的中心攜帶至地表，并按照順序?qū)r屑收集起來(lái)作為地質(zhì)化驗(yàn)分析的地質(zhì)樣品。

3.4高精度受控定向鉆探技術(shù)

受控定向鉆探技術(shù)是一種可以使鉆孔軌跡按照預(yù)定方向前進(jìn)的特殊鉆探技術(shù)，該項(xiàng)鉆探技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)在一個(gè)主孔內(nèi)鉆進(jìn)多個(gè)分支孔的羽狀鉆孔。自勘探技術(shù)研究所研究、推廣應(yīng)用受控定向鉆探以來(lái)，該技術(shù)已成功應(yīng)用于我國(guó)的鹽鹵礦、芒硝礦等水溶性礦產(chǎn)的開(kāi)采領(lǐng)域，標(biāo)志著我國(guó)的高精度受控定向鉆探施工進(jìn)入國(guó)際先進(jìn)水平行列。在普通鉆孔難以到達(dá)的勘探部位和坑道內(nèi)以及陡斜礦體的勘探中，利用高精度受控定向鉆探技術(shù)可以明顯減少鉆探工作量和施工費(fèi)用。唯一遺憾的是該技術(shù)在定向造斜段無(wú)法連續(xù)取心。

3.5巖心定向技術(shù)

巖心定向技術(shù)，是通過(guò)對(duì)孔底巖心作定向標(biāo)記，從而獲取帶有定向標(biāo)記方位角的定向巖心，對(duì)定向巖心復(fù)位測(cè)量或計(jì)算，即可求解出巖層層面或斷裂面的產(chǎn)狀，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在石油勘探開(kāi)發(fā)中廣泛應(yīng)用。

3.6鉆探技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

用發(fā)展眼光來(lái)看，近年來(lái)鉆探仍將成為獲取第一手地質(zhì)資料的重要手段。物探儀器日新月異，性能改進(jìn)與更新迅速，向高靈敏度、高分辨率、高精確度、遙控、計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)控制、處理、數(shù)據(jù)分析和三維圖形顯示方向發(fā)展；物探方法向多維、多參數(shù)測(cè)量、多方法組合發(fā)展；計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)將普及到地質(zhì)勘探的各個(gè)專(zhuān)業(yè)、各個(gè)作業(yè)單元，乃至管理整個(gè)勘探系統(tǒng)。

4　結(jié)語(yǔ)

在經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的過(guò)程中，煤炭行業(yè)既面臨著重要的發(fā)展機(jī)遇，同時(shí)在發(fā)展中也面臨著各種挑戰(zhàn)。從煤炭的現(xiàn)代化生產(chǎn)要求角度來(lái)看，我國(guó)煤田地質(zhì)勘探技術(shù)與世界先進(jìn)技術(shù)相比仍然存在較大差距，因此，必須把握時(shí)機(jī)，加快我國(guó)煤田地質(zhì)勘探技術(shù)的發(fā)展，才能滿(mǎn)足我國(guó)高產(chǎn)高效采煤的需求。

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P5[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-3-484-1