定向钻进技术在煤矿地质勘查中的应用

定向钻进技术在煤矿地质勘查中的应用

高剑超

陕西延长石油巴拉素煤业有限公司  陕西榆林  719013

摘要:在煤矿井下施工中，为能对长距离煤层进行实际趋势的勘探，并能发现一些特殊的地质条件，如陷落柱、采空区等，合理降低矿山地质结构对矿井的安全隐患，并采用定向钻井技术。它具有操作灵活、精度高的优点，可广泛用于矿井的地质勘查。本文综述了定向钻井技术，并就其在煤矿地质勘查中的应用进行了探讨，为今后的工作提供了借鉴。

关键词:煤矿井;定向钻进;地质勘探

随着煤矿采掘工业的迅速发展，煤矿井下煤层的地质勘查工作得到了极大的发展，并在一定程度上促进了有关技术的发展。在矿山地质勘查中，目前主要是利用井下定向钻井技术来准确地检测矿层的走向和地质构造，为制定采矿计划提供了可靠的基础，从而有效地防止了矿山的安全事故。为此，应加大对矿山地质勘查技术的研究力度，充分利用技术优势，获取准确的矿山地质资料。

1煤矿井下定向钻进技术及其在地质勘探中的施工方法

1.1定向钻进技术概述

目前，矿井开采中普遍采用三维地震、电法等技术进行断层探测，但由于断层间距在5米以下，由于断层断层、陷落柱、瓦斯等地质特征难以确定，从而影响矿井的有效开采，严重时会造成瓦斯突出、井下渗水等安全事故发生。因此，将定向钻井技术用于矿井下开采，既可以保证矿井的工作效率，又可以提高矿井的安全。要充分发挥这项技术，就必须对有关技术问题有一定的认识。定向钻井技术在岩层和相对稳定的煤层中的抽放井施工中得到了广泛的应用。

1.2定向钻进技术具体施工措施

在矿井中采用定向钻井技术，可以灵活地控制钻进轨迹和钻头的位置，在进行地质勘探时，可以根据钻孔轨迹来确定钻孔的位置和深度。

第一，确定勘探现场的钻孔位置，采用检测设备进行地质异常区的识别，并在开采中根据图纸确定目标范围，并根据已有数据进行合理的钻孔设计。

第二，正确识别地层的变化，并在实际钻井中实时监测岩石的特性，并根据回渣的情况及时作出判断。

第三，若有异常，应适当缩短钻孔段，在矿井地质勘查中，经常会遇到陷落柱、地下断层等松散破碎地段，从而对勘探工作造成一定的影响，也可能会在一定范围内形成特殊的地质带，从而将钻头覆盖。在出现此类状况时，应及时缩短井段，并将钻头抽出，移至地质稳定区，以确保地质工作的质量，并为下一步工作奠定基础。

第四，定位，在采矿的时候，要做好充分的地质调查，更好地理解和理解矿井的构造，特别是陷落柱、采空区，这些地方比较特殊，一旦发生事故，后果不堪设想。因此，要防止安全事故，减少投资的成本。

在这个过程中，必须画出地图，标记特殊的区域，然后用坐标轴来定位和定位。在这种情况下，必须采用定向钻井技术来精确地测定其位置，以保证采矿作业的科学性和计划性。

除了以上的分析之外，还需要对煤层的动态变化有一个全面的了解，因为受自然、人为等因素的影响，煤层的变化也会有一定的变化，因此，在地质勘查中，要密切关注煤层的实时变化，及时掌握钻孔轨迹与预测轨道的变化，从而得到煤矿的空间布置和煤层的构造。另外，很多钻井平台在海上使用多个定向井，以节约时间和资金。

2矿井地质勘探中煤矿井下定向钻进技术的应用分析

2.1地质构造的勘探

在矿井生产中，地质构造是矿井生产的基础工作，它与矿井生产技术的工作效率具有很强的相关性，能使矿井生产取得较好的经济效益。在实际的地质勘探中，通过使用随钻系统，可以准确地计算出地质层的三维坐标，然后利用已探明的结构点，在多个分支上进行定位，通过定向钻井技术，可以得到相应的三维坐标，通过对多个三维坐标的数据进行分析，得到精确的空间分布，从而得出一个更合理、更安全的矿井开采方案，同时也能节约大量的资源和人力。

2.2工作面煤层厚度与走向的勘探

在定向钻井技术中，根据煤层的对应方向和厚度，也是一种重要的应用。在实际生产中，该技术可以通过测量不同深度、不同深度的探头和探头的位置，计算出钻孔时发生的位移，从而使该区域的相对高度发生变化，通过多个相对标高，就可以计算出各煤层的对应倾角，从而可以通过联合煤层的走向来确定煤层的方位，从而有效地降低了矿井的难度。

2.3顺层孔煤层地质的勘探

定向钻孔技术是顺层孔煤层地质勘探中的重要环节。在这样的煤层地质勘探中，井下电机造斜钻头是实现煤层对应顶板实际起伏情况的重要应用工具。

在完成了地质勘查工作之后，可以采取提钻的方式进行分叉，一般孔的深度一般为60-100米，提钻间距为18-24米。同时，对钻孔的对应轨道必须始终保持在煤层内，并通过多次重复的工作来确定对应于采掘方向的倾斜角度和褶皱，以更好地满足实际钻孔的设计条件。

然后继续进行作业,顺沿分支孔的方向实施钻进处理,直至煤层位置,确切煤层地板的相应高度,接下来运用所获取的数据信息,计算出煤层整体的高度和所具有的厚度,这样可以保证所制定的煤层开采方案更加安全与可靠｡

2.4采空区的勘探

在煤矿采空区的地质勘查中，应按以下步骤进行：一是确定定向钻孔靶点，在确定了目标范围后，按20 m间隔布置多个靶位，采用定向钻技术，准确地击中目标。在实际施工中，如果有一处钻孔不倒，或钻进速度过快，就会发生卡钻等情况，那么就表明该钻头所处的位置，就是采空区。

在此基础上，采用随钻系统，对见采空区进行了测量。根据空间坐标图，对采空区进行了划分，为矿井的安全生产提供了依据。就拿淮北市刘东煤矿来说，一处煤层浅，附近有一个小窑采空区。在勘探过程中，有2个方向孔、3个支孔，其中1号主孔最深的一个支孔，钻到402 m处，与主孔的垂直偏差很大，没有发现采空区。根据这一情况，在2号主洞内再设2个支洞，进行多层勘探，全部为采空区。通过实测的轨道参数，可以确定采空区的相对位置，从而确保安全高效的生产。

2.5巷道断层的勘探

在进行矿井断层勘探时，采用定向钻井技术可以使断层勘探工作得到有序地进行。在具体的勘探工作中，首先要找到一块软弱煤层，然后进行长距离探矿，然后以该煤层为切入点，进行掘进。在实际勘探中，可能会出现与实际情况不符、距离太短等问题，因此，在进行勘探时，要根据工程的具体特征，适当地调整勘探计划。沿着煤层的方向，在工作面上开辟出一条岔道，把采集到的全部座标信息合并起来，然后根据实际情况，画出煤层对应的地质构造，并通过构造图找到相应的断裂部位，从而为矿井的合理开发提供依据。

2.6陷落柱的勘探

在矿井中，陷落柱的探测也是一项重要的应用。在工程建设中，首先要选择合适的勘探地点，一般以陷落柱易发生的地区作为勘测地点，设计目标位置，利用此技术可以精确地确定目标的位置。如果在钻探过程中，出现了钻进速度突然减慢、返破碎岩体等问题，则表明该部位属于塌陷柱区，可用碎钻技术进行对应的定位。根据以上获得的资料，编制了陷落柱的实际分布图，详细地观察了陷落柱的分布情况，从而合理地调整了矿井的采掘方案。

3结语

目前，煤炭市场对煤炭的需求越来越大，浅层矿井的资源已经被开采殆尽，以往的矿井开采技术也不再适合于深层矿井的开采。这就要求采用新的定向钻井技术。总之，定向钻井技术在矿山地质勘查中有着十分重要的意义，它能有效地探测陷落柱、采空区、巷道断裂等地质构造，保证了矿山生产的安全、高效、优质。

参考文献

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