煤礦鉆探技術(shù)相關(guān)問題探究

◎劉長吉

煤礦資源一向是我國的支柱性能源，我國現(xiàn)階段能源短缺現(xiàn)象嚴(yán)重，而加大煤礦資源的開采，對促進(jìn)我國實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)有著重要現(xiàn)實意義。但是在進(jìn)行煤炭地質(zhì)鉆探時，會遇到一些問題，不僅會阻礙對煤礦資源的開采，甚至還會威脅工作人員的生命安全，對國家對人們都有著不利的影響。本文主要針對煤礦鉆探技術(shù)進(jìn)行分析和討論。

一、煤礦鉆探技術(shù)現(xiàn)狀

地質(zhì)鉆探技術(shù)是人類賴以生存的重要技術(shù)，其歷史久遠(yuǎn)，使用范圍廣泛。地質(zhì)鉆探為我國資源開發(fā)開采提供了詳細(xì)的地質(zhì)資料，對各類礦藏的開發(fā)利用起到了不可磨滅的作用。面積廣闊且地況復(fù)雜是我國地理環(huán)境的主要特點，地層中存儲著大量種類繁多的礦產(chǎn)資源。促進(jìn)我國科技和社會進(jìn)步的基礎(chǔ)就是研發(fā)先進(jìn)的鉆探技術(shù)。地質(zhì)鉆探技術(shù)能促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，鉆探技術(shù)的更新和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展是息息相關(guān)、相輔相成的。

隨著我國資源儲量越來越少，環(huán)境保護(hù)逐漸加強(qiáng)，開采難度和開采要求也會越來越大，嚴(yán)重阻礙社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。地質(zhì)鉆探技術(shù)的改進(jìn)和開發(fā)，是應(yīng)對當(dāng)下開采困難這個難題的主要手段。新的地質(zhì)項目的開發(fā)，對于礦物開采和使用的人員來說，既是機(jī)遇又是挑戰(zhàn)，地質(zhì)鉆探新技術(shù)的開發(fā)，讓地質(zhì)鉆探技術(shù)向一個全新的發(fā)展階段邁進(jìn)。實踐中的鉆探技術(shù)的更新并不是一帆風(fēng)順的，金剛石繩索鉆探取芯法，作為一個國際領(lǐng)先的鉆探，由于種種困難，目前并沒有在國內(nèi)普及。有時候越先進(jìn)的技術(shù)，迫于和成本和配套的設(shè)備技術(shù)等壓力，即使十分便捷高效，往往也會在推廣時遭遇瓶頸，引進(jìn)難度過大等問題使推廣面臨困境。

二、煤礦地質(zhì)鉆探施工中常見的幾個問題

1.深孔問題。深孔鉆孔就是在煤礦開采過程中會遇到的一個問題，在煤礦地質(zhì)鉆探施工中，由于對鉆探工具認(rèn)識不夠全面、缺少實際經(jīng)驗，所以在工程初期會存在很大的困難，造成施工不順。為了有效解決這些問題，需要對鉆探技術(shù)、鉆探工藝以及鉆探使用的機(jī)具進(jìn)行細(xì)致的分析和研究，進(jìn)一步找出機(jī)具出現(xiàn)問題的原因所在，并且根據(jù)問題采取相應(yīng)的改善措施，保障鉆探施工的順利進(jìn)行。

2.塌孔問題。煤礦安全問題近些年在我國越發(fā)受到關(guān)注，多次的煤礦事故，引起了人們對煤礦地質(zhì)鉆探中塌孔問題的研究。只有不斷加強(qiáng)對煤礦地質(zhì)中勘探技術(shù)的研究和水文條件的預(yù)測，才能最大化地減小塌孔風(fēng)險的發(fā)生。要加強(qiáng)對塌孔問題的關(guān)注，并積極研究其防治辦法。分析造成塌孔的原因有很多種，最主要的表現(xiàn)在巖層硬度差異。地質(zhì)鉆探工作過程中，對于不同硬度的巖層，其壓力掌握不穩(wěn)定，如果是相對較軟巖層，其鉆進(jìn)速度就會過快，那么當(dāng)遇到硬度高的巖層時，鉆進(jìn)過程中就會出現(xiàn)掉渣及堵塞現(xiàn)象。

三、煤礦鉆探技術(shù)的運用分析

1.反循環(huán)鉆探技術(shù)。反循環(huán)鉆探技術(shù)依據(jù)不同的循環(huán)截止可以進(jìn)行分類包括水利和空氣反循環(huán)技術(shù)。這兩種循環(huán)的方式差異性比較小，都是通過鉆桿來向孔底進(jìn)行資源的輸送，并且能夠提取柱狀巖心并待會地面進(jìn)行取樣分析。水利反循環(huán)鉆探技術(shù)的優(yōu)勢在于獲得到的巖塊是完整的，這對于取樣分析有較高的價值，高質(zhì)量的巖塊能夠促使分析數(shù)據(jù)更精準(zhǔn)，此外，其人工勞動力的強(qiáng)度也相對比較低。但是水利反循環(huán)鉆探技術(shù)的鉆進(jìn)速度比較小，因此在能量耗費上存在不足。而空氣反循環(huán)鉆探技術(shù)是通過雙臂鉆桿外管的壓縮使得空氣流入鉆孔底，在沖擊力的作用下驅(qū)動潛孔錘實現(xiàn)作業(yè)?？諝庋h(huán)技術(shù)的鉆探效果好且勞動強(qiáng)度低，相比于水利反循環(huán)鉆探技術(shù)的成本消耗低。但是，這一技術(shù)的取樣結(jié)果是巖屑，很難真實反映地質(zhì)情況。

2.繩索取心鉆探技術(shù)。應(yīng)用繩索取心鉆探技術(shù)工藝減少了起下鉆具的時間，能有效縮短鉆探時間，進(jìn)而提高鉆探效率。主要應(yīng)用于各種對于巖芯采取率要求較高的鉆孔或者是有些參數(shù)井的巖芯樣的特別要求。常規(guī)的鉆探工程中實際應(yīng)用不是很廣泛，主要是工藝較為復(fù)雜其應(yīng)用起來還是較為繁瑣和成本較高，缺點是回次進(jìn)尺受限制。在惡劣環(huán)境下進(jìn)行工作的時候，對鉆具壽命依然有很大影響，會直接影響鉆探施工管理的整體水平，因此這種操作技術(shù)在實際操作中應(yīng)用得并不多。只有在地質(zhì)條件較好的情況下，這種鉆探技術(shù)才能發(fā)揮它的最大價值，因此鉆探人員對于繩索取心鉆探技術(shù)還是比較認(rèn)可的，只是這種鉆探技術(shù)本身對環(huán)境的要求比較高，也就不適合在復(fù)雜地況的惡劣環(huán)境中使用。

3.液動潛孔錘技術(shù)。液動潛孔錘技術(shù)目前在全球范圍內(nèi)應(yīng)用比較廣泛，這一技術(shù)是在回轉(zhuǎn)鉆探的基礎(chǔ)上，利用沖洗液驅(qū)動液動潛孔錘，在沖擊時可以有效地向鉆頭轉(zhuǎn)化一定的能量，從而促使破巖得以實現(xiàn)。這一技術(shù)在應(yīng)用過程中，借助于其脆性大的優(yōu)點，能夠在巖層剪影的地質(zhì)中發(fā)揮有效的作用。此外，液動潛孔錘技術(shù)對于液壓泥漿粘稠度的要求并不高，且含沙量量少，潤滑性較為明顯?；诔Ｒ?guī)回轉(zhuǎn)鉆探的改善與優(yōu)化，可以通過回轉(zhuǎn)力和沖擊力，能夠?qū)τ诟哂矌r的鉆進(jìn)率進(jìn)行提升，這樣就可以在打孔方面降低成本。該技術(shù)在堅硬的巖石中具有抗剪度低，脆性大的特點，在一定程度上可以緩解因鉆孔質(zhì)量不足或者鉆探的地形復(fù)雜等方面的問題。在技術(shù)不斷發(fā)展的情況下，液動淺孔垂技術(shù)也有了技能突破，對于小口徑巖心鉆探的突破使得我國在水文水井等領(lǐng)域的鉆探空間得到了提升，但這一技術(shù)的人工勞動力成本較大。

四、我國地質(zhì)鉆探技術(shù)的發(fā)展趨勢

1.鉆探方法的發(fā)展趨勢。當(dāng)前在我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展過程中，現(xiàn)有的鉆探方式不能夠滿足工程的需求，同時在應(yīng)用的過程中體現(xiàn)出來的問題越來越多，基于此，在實踐過程中地質(zhì)鉆探技術(shù)發(fā)展方向是我國地質(zhì)資源勘查領(lǐng)域中需要研究的一大問題。因此在未來的發(fā)展過程中，中斷方法的研究也是研究的一個重點，同時對于勘探方法的應(yīng)用，它的應(yīng)用范圍也在逐漸的擴(kuò)大，因此值得重視。

2.地質(zhì)鉆探設(shè)備的發(fā)展趨勢。我國地質(zhì)鉆探工作越來越深入，表層和淺層的礦產(chǎn)資源已經(jīng)十分匱乏，當(dāng)下階段和未來主要進(jìn)行深層鉆探。傳統(tǒng)的鉆探設(shè)備已經(jīng)難以適應(yīng)地質(zhì)勘探工作進(jìn)展。為了提高作業(yè)效率適應(yīng)深層鉆探的需要，還需研發(fā)更高強(qiáng)度的鉆探設(shè)備，解決深部鉆探需要解決的相關(guān)問題，和一機(jī)多用的新型設(shè)備來適應(yīng)不同的鉆探環(huán)境。地質(zhì)鉆探也會根據(jù)某種具體的需求開發(fā)鉆探設(shè)備，進(jìn)而研發(fā)一整套的配套設(shè)備。

3.地質(zhì)鉆探應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。地質(zhì)鉆探技術(shù)主要應(yīng)用探明地下地質(zhì)情況，礦藏的埋藏深度和厚度，巖芯樣品的化驗分析，目的層開發(fā)和開采工作，針對西部地區(qū)的深層礦物質(zhì)的開采貢獻(xiàn)更為明顯?，F(xiàn)如今，地質(zhì)鉆探技術(shù)正在拓展其應(yīng)用領(lǐng)域。不僅僅限于地質(zhì)找礦，比如煤層氣和非常規(guī)天然氣的開發(fā)利用，水源地?zé)峋梅矫妫嘈旁诓痪玫膶?，地質(zhì)鉆探技術(shù)的服務(wù)對象和服務(wù)范圍也會越來越廣。

結(jié)束語：煤炭資源是我國的重要能源資源，對我國的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著極大貢獻(xiàn)。煤礦地質(zhì)鉆探過程中，地質(zhì)條件復(fù)雜，對煤炭安全高效回采率產(chǎn)的影響較大，應(yīng)當(dāng)重視對煤礦鉆探技術(shù)的運用與發(fā)展，促進(jìn)我國煤礦地質(zhì)鉆探事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。