定向鉆進(jìn)技術(shù)在礦井地質(zhì)勘探中的應(yīng)用探究

（湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四一七隊(duì)，湖南 常德 415100）

在新時(shí)期環(huán)境下，隨著我國礦井開采行業(yè)的快速發(fā)展，人們對礦井地質(zhì)勘探的關(guān)注力度不斷加強(qiáng)，因此，在實(shí)施礦井地質(zhì)勘探過程中要準(zhǔn)確獲取礦層的走向，并及時(shí)獲取礦井地質(zhì)的構(gòu)造情況，一旦發(fā)現(xiàn)存在斷層、采空區(qū)以及陷落柱，能夠及時(shí)進(jìn)行預(yù)防，避免發(fā)生礦井安全事故，對此可以充分發(fā)揮定向鉆進(jìn)技術(shù)的優(yōu)勢和作用，從而準(zhǔn)確掌握鉆孔軌跡，準(zhǔn)確獲取地質(zhì)勘測數(shù)據(jù)[1]。

1 定向鉆進(jìn)技術(shù)概況分析

（1）定向鉆進(jìn)技術(shù)工作原理分析。定向鉆進(jìn)技術(shù)在應(yīng)用時(shí)涵蓋不同部分和設(shè)備，其中主要包括工藝設(shè)備、測量工具以及特殊的鉆孔工具，該技術(shù)在地質(zhì)勘探孔施工中進(jìn)行應(yīng)用，同時(shí),相關(guān)的工藝設(shè)備主要包括下水磁鉆桿、孔口計(jì)算機(jī)、通信電纜、送水器以及定向鉆機(jī)等，主要應(yīng)用原理是通過孔底馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)來促使鉆頭旋轉(zhuǎn)，然后對準(zhǔn)施工區(qū)域的礦層進(jìn)行切削，其中鉆桿柱在不旋轉(zhuǎn)的情況下，由馬達(dá)推動鉆頭進(jìn)行鉆進(jìn)工作，其中測量工具能夠?qū)⒖椎仔畔⑦M(jìn)行有效傳輸，并通過監(jiān)控設(shè)施對鉆孔的痕跡進(jìn)行有效追蹤和檢測，待孔底信息傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)后，通過螺桿來有效控制鉆孔的路線，并利用傾角以及方位角度的改變來確保鉆孔點(diǎn)與靶點(diǎn)重合，在實(shí)際軌跡設(shè)計(jì)時(shí)往往與實(shí)際鉆孔之間存在相應(yīng)的誤差，因此，從業(yè)人員要時(shí)刻對鉆孔情況進(jìn)行監(jiān)視，從而及時(shí)調(diào)整鉆孔的軌跡和位置，確保鉆進(jìn)軌跡依照規(guī)范的路線進(jìn)行工作[2]。

（2）定向鉆進(jìn)軌跡測量及優(yōu)勢分析。第一，定向鉆進(jìn)技術(shù)在應(yīng)用時(shí)需要依照斜傾角、方位以及孔深來對三維坐標(biāo)位置進(jìn)行計(jì)算和確定，從而有效提升鉆孔定向測量的精度，在具體計(jì)算時(shí)主要是將鉆孔軸線劃分為不同的段落，并依照不同的段落來獲取有效的數(shù)據(jù)，然后疊加不同段落鉆孔軸線的測量數(shù)據(jù)，測量過程要嚴(yán)格控制存在的誤差，從而確保鉆進(jìn)工作符合實(shí)際的工程需求。第二，首先，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新與發(fā)展，定向鉆進(jìn)技術(shù)水平得到快速提升，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)能夠通過對鉆孔軌跡的控制來確保鉆進(jìn)的效率，同時(shí)能夠進(jìn)一步提升地下勘探的安全性，其次，能夠準(zhǔn)確獲取三維坐標(biāo)，并利用不同分支孔來對某一點(diǎn)的三維坐標(biāo)進(jìn)行有效計(jì)算，利用重復(fù)的測量方式來對不同三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取，從而保障整個(gè)勘探測量的精度，最后，通過多次測量能夠收集大量的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)信息，從而確保整個(gè)測量精度的進(jìn)一步提升。

2 定向鉆進(jìn)技術(shù)施工方法探究

在實(shí)施礦井地質(zhì)勘探過程中，通過定向鉆進(jìn)技術(shù)能夠?qū)︺@頭空間以及鉆孔軌跡進(jìn)行有效控制，尤其是針對底層情況未知的勘探項(xiàng)目，可以通過計(jì)算鉆孔軌跡來獲取鉆孔進(jìn)入的垂直深度和位置，第一，利用勘測儀器來對地質(zhì)異常區(qū)域進(jìn)行有效勘測，然后將勘測點(diǎn)靶區(qū)在工程圖上標(biāo)記出來，并依照相關(guān)資料來科學(xué)合理設(shè)計(jì)定向鉆孔方案。第二，對地層的變化情況進(jìn)行有效識別，在定向鉆進(jìn)時(shí)可通過返渣對底層下巖性進(jìn)行及時(shí)的觀察，并依照軌跡偏差對空間位置進(jìn)行有效確定。第三，地質(zhì)勘測工作在實(shí)施過程中容易碰到陷落柱、地下斷層等區(qū)域，同時(shí)容易發(fā)生采空區(qū)地質(zhì)異樣帶，導(dǎo)致鉆頭在行進(jìn)過程中容易發(fā)生卡埋等現(xiàn)象，對此要及時(shí)將鉆頭拔出，并選擇地質(zhì)比較穩(wěn)定的區(qū)域進(jìn)行鉆進(jìn)工作，從而地質(zhì)勘測工作提供有效保障。

3 定向鉆進(jìn)技術(shù)在礦井地質(zhì)勘探中的應(yīng)用

（1）對工作面礦層厚度及走向進(jìn)行勘測。在地質(zhì)勘探過程中，通過應(yīng)用定向鉆進(jìn)技術(shù)能夠在柱鉆孔附近區(qū)域設(shè)置不同的分支孔，同時(shí)能夠有效計(jì)算礦層底板或者頂板區(qū)域的勘測數(shù)據(jù)，然后將有關(guān)數(shù)據(jù)實(shí)施有效轉(zhuǎn)化，最終獲取礦層的實(shí)際標(biāo)高，并且能夠?qū)?biāo)高順序的排列來有效連接底板以及頂板的具體數(shù)據(jù)，經(jīng)過有效計(jì)算獲取相應(yīng)的礦層傾角。

最后，對所有獲取的勘測數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的整理、歸納以及分析，從而有效獲取礦層鉆進(jìn)的走向以及軌跡。

（2）定向鉆進(jìn)技術(shù)在礦井陷落柱勘測應(yīng)用。在勘探陷落柱過程中能夠充分發(fā)揮定向鉆進(jìn)技術(shù)的優(yōu)勢和作用，首先要將靶點(diǎn)設(shè)計(jì)在陷落柱多發(fā)區(qū)域部分，然后實(shí)施精準(zhǔn)的鉆進(jìn)和勘測，一旦發(fā)生卡鉆、鉆孔返渣巖粒破碎以及鉆進(jìn)速度緩慢等情況，則可以判斷該區(qū)域?yàn)橄萋渲?。同時(shí)，利用鉆孔系統(tǒng)能夠有效標(biāo)記陷落柱的坐標(biāo)，從而將地層中陷落柱的平面分布圖有效繪制出來，進(jìn)而幫助從業(yè)人員提供有效的參考數(shù)據(jù)。

（3）定向鉆進(jìn)技術(shù)在采空區(qū)中的勘探應(yīng)用。在勘探采空區(qū)過程中首先要對鉆孔的靶點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，對靶點(diǎn)間距進(jìn)行合理化控制，然后通過定向準(zhǔn)金技術(shù)對靶點(diǎn)進(jìn)行精確化命中，一旦發(fā)生突進(jìn)、不返水以及卡鉆等情況，則能夠?qū)^(qū)域判定為采空區(qū)，同時(shí)，在勘探采空區(qū)過程中能夠?qū)Σ煽諈^(qū)的坐標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確確定，從而獲取精確的分布圖，確保整個(gè)施工的穩(wěn)定性和安全性。例如有的礦井中容易出現(xiàn)不同類型的采空區(qū)，導(dǎo)致礦井生產(chǎn)容易受到影響，對此要利用定向鉆進(jìn)技術(shù)對采空區(qū)的高度以及范圍進(jìn)行確定，從而對靶區(qū)進(jìn)行確定，同時(shí)利用分支孔以及定向鉆孔來實(shí)施進(jìn)一步的勘探，通過計(jì)算不同軌跡參數(shù)來對鉆場以及采空區(qū)位置進(jìn)行計(jì)算，從而有效采空區(qū)的準(zhǔn)確位置，確保礦井生產(chǎn)的安全性和效率。

（4）定向鉆進(jìn)技術(shù)在順層孔礦層地質(zhì)勘探的應(yīng)用。在勘探順層孔礦層時(shí)，能夠?qū)ΦV層頂板的具體起伏狀況進(jìn)行探測和獲取，然后實(shí)施分支孔的設(shè)置，從而以重復(fù)施工的方式來進(jìn)行勘測，從而獲取礦層褶皺以及礦層傾角的具體狀況，并依照頂板以及礦層底板的勘測數(shù)據(jù)來獲取其他參數(shù)。

（5）定向鉆進(jìn)技術(shù)在巷道斷層勘探的應(yīng)用。巷道斷層勘測主要是對礦層巷道前方距離比較遠(yuǎn)的區(qū)域進(jìn)行勘探，在實(shí)際勘探過程中主要通過長距離定向孔來實(shí)施礦層底板或頂板區(qū)域的施工，同時(shí)對不同的支孔實(shí)施有效施工，從而獲取相應(yīng)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，基于準(zhǔn)確數(shù)據(jù)將斷層分布圖以及地質(zhì)構(gòu)造圖繪制出來，進(jìn)而幫助從業(yè)人員有效開展巷道斷層勘探工作。綜合來說，在地質(zhì)勘探過程中通過應(yīng)用定向鉆孔技術(shù)能夠有效提供參考和指導(dǎo)作用，從而為整個(gè)勘探工作提供有效保障。

4 結(jié)語

綜上所述，定向鉆進(jìn)技術(shù)在應(yīng)用時(shí)涵蓋不同部分和設(shè)備，需要依照斜傾角、方位以及孔深來對三維坐標(biāo)位置進(jìn)行計(jì)算和確定，從而有效提升鉆孔定向測量的精度，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)能夠通過對鉆孔軌跡的控制來確保鉆進(jìn)的效率，同時(shí)能夠進(jìn)一步提升地下勘探的安全性，保障整個(gè)勘探測量的精度，同時(shí)利用不同數(shù)據(jù)連接不同點(diǎn)，從而對整個(gè)地質(zhì)構(gòu)造空間分分布情況有效繪制出來。在地質(zhì)勘探過程中，通過應(yīng)用定向鉆進(jìn)技術(shù)能夠?qū)?biāo)高順序的排列來有效連接底板以及頂板的具體數(shù)據(jù)，經(jīng)過有效計(jì)算獲取相應(yīng)的礦層傾角，對所有獲取的勘測數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的整理、歸納以及分析，從而有效獲取礦層鉆進(jìn)的走向以及軌跡。