煤矿钻探技术相关问题探究

◎刘长吉

煤矿资源一向是我国的支柱性能源，我国现阶段能源短缺现象严重，而加大煤矿资源的开采，对促进我国实现可持续发展的战略目标有着重要现实意义。但是在进行煤炭地质钻探时，会遇到一些问题，不仅会阻碍对煤矿资源的开采，甚至还会威胁工作人员的生命安全，对国家对人们都有着不利的影响。本文主要针对煤矿钻探技术进行分析和讨论。

一、煤矿钻探技术现状

地质钻探技术是人类赖以生存的重要技术，其历史久远，使用范围广泛。地质钻探为我国资源开发开采提供了详细的地质资料，对各类矿藏的开发利用起到了不可磨灭的作用。面积广阔且地况复杂是我国地理环境的主要特点，地层中存储着大量种类繁多的矿产资源。促进我国科技和社会进步的基础就是研发先进的钻探技术。地质钻探技术能促进国民经济的进步，钻探技术的更新和经济的发展是息息相关、相辅相成的。

随着我国资源储量越来越少，环境保护逐渐加强，开采难度和开采要求也会越来越大，严重阻碍社会经济的发展。地质钻探技术的改进和开发，是应对当下开采困难这个难题的主要手段。新的地质项目的开发，对于矿物开采和使用的人员来说，既是机遇又是挑战，地质钻探新技术的开发，让地质钻探技术向一个全新的发展阶段迈进。实践中的钻探技术的更新并不是一帆风顺的，金刚石绳索钻探取芯法，作为一个国际领先的钻探，由于种种困难，目前并没有在国内普及。有时候越先进的技术，迫于和成本和配套的设备技术等压力，即使十分便捷高效，往往也会在推广时遭遇瓶颈，引进难度过大等问题使推广面临困境。

二、煤矿地质钻探施工中常见的几个问题

1.深孔问题。深孔钻孔就是在煤矿开采过程中会遇到的一个问题，在煤矿地质钻探施工中，由于对钻探工具认识不够全面、缺少实际经验，所以在工程初期会存在很大的困难，造成施工不顺。为了有效解决这些问题，需要对钻探技术、钻探工艺以及钻探使用的机具进行细致的分析和研究，进一步找出机具出现问题的原因所在，并且根据问题采取相应的改善措施，保障钻探施工的顺利进行。

2.塌孔问题。煤矿安全问题近些年在我国越发受到关注，多次的煤矿事故，引起了人们对煤矿地质钻探中塌孔问题的研究。只有不断加强对煤矿地质中勘探技术的研究和水文条件的预测，才能最大化地减小塌孔风险的发生。要加强对塌孔问题的关注，并积极研究其防治办法。分析造成塌孔的原因有很多种，最主要的表现在岩层硬度差异。地质钻探工作过程中，对于不同硬度的岩层，其压力掌握不稳定，如果是相对较软岩层，其钻进速度就会过快，那么当遇到硬度高的岩层时，钻进过程中就会出现掉渣及堵塞现象。

三、煤矿钻探技术的运用分析

1.反循环钻探技术。反循环钻探技术依据不同的循环截止可以进行分类包括水利和空气反循环技术。这两种循环的方式差异性比较小，都是通过钻杆来向孔底进行资源的输送，并且能够提取柱状岩心并待会地面进行取样分析。水利反循环钻探技术的优势在于获得到的岩块是完整的，这对于取样分析有较高的价值，高质量的岩块能够促使分析数据更精准，此外，其人工劳动力的强度也相对比较低。但是水利反循环钻探技术的钻进速度比较小，因此在能量耗费上存在不足。而空气反循环钻探技术是通过双臂钻杆外管的压缩使得空气流入钻孔底，在冲击力的作用下驱动潜孔锤实现作业。空气循环技术的钻探效果好且劳动强度低，相比于水利反循环钻探技术的成本消耗低。但是，这一技术的取样结果是岩屑，很难真实反映地质情况。

2.绳索取心钻探技术。应用绳索取心钻探技术工艺减少了起下钻具的时间，能有效缩短钻探时间，进而提高钻探效率。主要应用于各种对于岩芯采取率要求较高的钻孔或者是有些参数井的岩芯样的特别要求。常规的钻探工程中实际应用不是很广泛，主要是工艺较为复杂其应用起来还是较为繁琐和成本较高，缺点是回次进尺受限制。在恶劣环境下进行工作的时候，对钻具寿命依然有很大影响，会直接影响钻探施工管理的整体水平，因此这种操作技术在实际操作中应用得并不多。只有在地质条件较好的情况下，这种钻探技术才能发挥它的最大价值，因此钻探人员对于绳索取心钻探技术还是比较认可的，只是这种钻探技术本身对环境的要求比较高，也就不适合在复杂地况的恶劣环境中使用。

3.液动潜孔锤技术。液动潜孔锤技术目前在全球范围内应用比较广泛，这一技术是在回转钻探的基础上，利用冲洗液驱动液动潜孔锤，在冲击时可以有效地向钻头转化一定的能量，从而促使破岩得以实现。这一技术在应用过程中，借助于其脆性大的优点，能够在岩层剪影的地质中发挥有效的作用。此外，液动潜孔锤技术对于液压泥浆粘稠度的要求并不高，且含沙量量少，润滑性较为明显。基于常规回转钻探的改善与优化，可以通过回转力和冲击力，能够对于高硬岩的钻进率进行提升，这样就可以在打孔方面降低成本。该技术在坚硬的岩石中具有抗剪度低，脆性大的特点，在一定程度上可以缓解因钻孔质量不足或者钻探的地形复杂等方面的问题。在技术不断发展的情况下，液动浅孔垂技术也有了技能突破，对于小口径岩心钻探的突破使得我国在水文水井等领域的钻探空间得到了提升，但这一技术的人工劳动力成本较大。

四、我国地质钻探技术的发展趋势

1.钻探方法的发展趋势。当前在我国科学技术的发展过程中，现有的钻探方式不能够满足工程的需求，同时在应用的过程中体现出来的问题越来越多，基于此，在实践过程中地质钻探技术发展方向是我国地质资源勘查领域中需要研究的一大问题。因此在未来的发展过程中，中断方法的研究也是研究的一个重点，同时对于勘探方法的应用，它的应用范围也在逐渐的扩大，因此值得重视。

2.地质钻探设备的发展趋势。我国地质钻探工作越来越深入，表层和浅层的矿产资源已经十分匮乏，当下阶段和未来主要进行深层钻探。传统的钻探设备已经难以适应地质勘探工作进展。为了提高作业效率适应深层钻探的需要，还需研发更高强度的钻探设备，解决深部钻探需要解决的相关问题，和一机多用的新型设备来适应不同的钻探环境。地质钻探也会根据某种具体的需求开发钻探设备，进而研发一整套的配套设备。

3.地质钻探应用领域的发展趋势。地质钻探技术主要应用探明地下地质情况，矿藏的埋藏深度和厚度，岩芯样品的化验分析，目的层开发和开采工作，针对西部地区的深层矿物质的开采贡献更为明显。现如今，地质钻探技术正在拓展其应用领域。不仅仅限于地质找矿，比如煤层气和非常规天然气的开发利用，水源地热井利用方面，相信在不久的将来，地质钻探技术的服务对象和服务范围也会越来越广。

结束语：煤炭资源是我国的重要能源资源，对我国的社会经济发展有着极大贡献。煤矿地质钻探过程中，地质条件复杂，对煤炭安全高效回采率产的影响较大，应当重视对煤矿钻探技术的运用与发展，促进我国煤矿地质钻探事业的可持续发展。