试析水平定向钻进技术在胡底地质构造勘探中的应用

秦涛

摘 要：定向钻孔技术能够对钻孔的轨迹进行精确控制，且能满足现代社会中胡底矿井中对探明地质构造的相关要求，因此本文主要对水平定向钻进技术在胡底矿井地质构造勘探中的应用进行了研究，希望能够提供一定的参考。

关键词：水平定向钻进;胡底矿井;地质构造勘探;应用

胡底矿井主要位于我国山西省沁水矿天的南部位置，为了能够将胡底矿井主运石门附近地层发生的变化情况勘探情况，为抽掘采衔接提供有效的依据，引进了一台型号为ZDY6000LD的定向钻机，一共断续施工了4个定向钻孔，将矿层的走势准确探明清楚，并为矿方的施工提供了比较有效的地质参数情况。

1 水平定向钻进技术的相关概述

矿井下近水平定向钻进技术主要是利用泥浆泵，将孔底螺杆马达驱动，使其带动钻头进行回转切削工作，而钻进中钻杆中不进行回转。通过孔口防爆计算机可以实时显示设计的轨迹和实钻关机，将带弯接头的螺杆钻具进行调整，从而将工具面向角进行改变，对钻头处的倾角和方位角进行控制，最终就能达到对轨迹控制的目的。

水平定向钻进技术与传统的回钻技术相比，其能够更加精准对钻孔轨迹进行控制，且能进行孔内开分支，有效降低钻场开钻的成本费用，但在钻进的过程中遇到孔内事故，还可以利用分支绕开障碍，推动了我国矿井下钻探方面的发展。因为每个矿井地层的条件和用途存在不同，一般情况下水平定向钻进技术主要应用于勘探地质构造、抽采矿层及高位瓦斯等方面，本文对其进行了详细的探讨。

2 水平定向钻进技术在矿井地质构造勘探中的应用

2.1 地质构造勘探中的定向钻孔

地质勘探工作主要用于当了解的矿井地质内容较少的情况下，在进行开掘巷道前能够对地质情况进行准确勘测，进一步降低开采的成本费用。地质构造勘探的工作包括探测矿层顶底板走向、断层构造以及地质体边界等内容，而胡底矿井水平定向钻进施工主要是探测矿层倾角。

2.2 胡底矿井地质层的特点

胡底矿井处于山西省沁水矿田南部，整个区域内的地层总体走向为北北东，井田西北边界的寺头正断层是主要的断层，该断层延长的长度大约有10km，控制着区内矿层气成藏，区域内发育还拥有石门上向斜、东岭山向斜等，并在边界附近发育了7处坡陷落柱，所以由此可以知道，该矿层的起伏相对较大，要想开拓巷道并开采矿层具有非常大的难度。

在井田内，其主要的含矿地层由太原组和山西组构成，整个区域内最稳定的可采矿层为山西组3号矿层，该矿层顶底板岩性主要是泥岩和砂岩，其具体的矿顶底板岩性如表所示。

2.3 钻孔设计的相关内容

2.3.1 设计钻孔的依据

钻场主要设置于铺运石门底板矿层线上，因为矿层容易出现塌孔和喷孔等情况，所以应该在底板中布置定向钻孔，并向上到矿层后开设分支孔开展重新的探矿工作，知道了解了地层起伏的具体情况以及分布的陷落柱情况等。通过探测可以知道，在该钻场内地层的起伏倾角相对较大，因此在实际施工的过程中应该注意对轨迹进行控制，并让排渣的顺畅性得到保证，当钻进到探矿点时需要急速上升，并预留出分支点。

2.3.2 水平定向钻孔施工工艺研究

水平定向钻孔施工的具体流程如下：首先需要设计钻场和准备钻场，在设计钻场时应该确定其倾角和方位角，准备钻场的过程中则需要对设备安装进行调试;当确定了工具面向角之后進行主钻孔施工，并对钻孔进行测量，了解方位角和倾角的实际情况是否于设计轨迹存在偏差，当钻进到多个分支孔点之后需要对工具面向角进行调整，当钻进完成了多个分支孔后就要提钻到主孔位置对主孔进行施工，最终完成终孔提钻。

本文对钻场进行布置主要是将型号为ZDY6000LD的定向钻机以及其配套的装备按照相关的规定进行连接，并且顶板和底板需要挂网喷浆，对底板进行硬化处理，在现场还需要设置通讯、水电等必要的设施，在设计钻孔的过程中需要按照施工要求对轨迹进行设计，因为该区域内的矿层起伏相对较大，所以为了对主运和铺运巷道掘进的方向矿层趋势进行探测，必须要进行设计钻孔的工作，加上矿层的瓦斯压力较大且比较破碎，所以给矿层施工带来了更大的难度，无法让施工安全得到有效保障，所以需要在底板的砂岩中布置钻孔，使用前进式的分支方法，探矿工作完成后需要开分支进行继续的探矿工作，直到探明了整个矿层倾角，并以相关的设计钻孔参数要求为依据，编制出更加科学的施工方案和技术措施，为施工的开展做好相应的准备。

在实际钻孔施工的过程中，需要以钻孔开孔设计的参数将钻进进行稳固，并采用回转钻进工艺进行开孔，使用的钻具组合由平底钻头和钻杆组成，当开孔12m后需要扩孔6m，安装孔口装置时需要按照两堵一注的方法进行封孔工作，然后对工具面向角进行调整之后再钻进，直到达到预定的孔深后再终孔提钻，并按照相关的要求进行封孔。

3 结束语

随着科学技术的不断进步，水平定向钻进技术的出现是必然趋势，其可以精确控制钻孔的轨迹，并能再原钻孔的轨迹中开分支进行进一步的探矿工作，让矿井地质构造勘探工作的质量和效率得到了一定的保证，所以相关部门在实际施工的过程中应该积极采用该类技术，并严格按照相关的要求使用，将该技术的作用充分发挥出来，并推动我国矿田开采行业的进一步发展。

参考文献：

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[2]杜利猛，石浩，姚盼盼，吕军锋.水平定向钻进技术在胡底煤矿地质构造勘探中的应用[J].探矿工程（岩土钻掘工程），2014，41（06）：38-43.