煤矿井下定向钻井技术在矿井地质勘察中的运用

钟霄

摘要：近年来，随着我国市场经济的快速发展，煤矿的发展越来越迫切。因此，要加强定向钻探技术的研究，合理开发利用矿产资源，促进我国煤炭工业绿色环保的发展，首先必须根据煤炭工业的发展现状，改进和优化煤炭开采工作。在采矿工作中，技术人员要了解现场环境的特点，切实把定向钻井技术与采矿工作结合起来，提高钻井工作效率，提高煤炭工业的工作效率。

关键词：定向钻井技术;煤矿开发及利用;地质勘察;运用

煤矿井下定向钻进技术主要用于矿山文地质情况的探测和瓦斯抽放的检测。当它被用来探测矿井的地质异常时，目标的准确性和井眼的钻孔深度较高，但相对要求相对较低。定向钻井设备由两个部分组成，其中一个是钻井设备。钻井设备主要包括定向钻机、泥浆泵、电机等部件。钻井设备，将泥浆泵输送到高压电机，水驱动电机旋转，从而带动钻头旋转。该系统的钻井方向由电机控制，通过改变电机的角度可以改变钻头的工作方向。测量技术是定向钻井技术的关键部分。系统在测量系统中的倾斜角度、方位角和刀具角度等信息，通过通信电缆返回监测，监测数据产生的数据生成的钻井路径。然后比较了实际的路径图和设计路径图，调整刀具面角，保证钻孔路径和路径设计的一致。

一、定向钻井技术的具体分析

定向钻井技术是使井身沿着预先设计的方向和轨迹钻达目的层的钻井工艺方法。该技术可以实时获取地质数据，尤其是位置延伸和高密度钻井更需要该项技术的应用;定向钻井技术更加注重井眼质量，该技术的进步使得钻井工作幅度越来越大，井眼轨迹越来越复杂的问题得到有效解决;定向钻井技术实现了井下工具的一体化设计，在复杂钻井工作、大斜度钻井工作中可起到主导作用;定向钻井技术实现了信息化设计，通过远程控制实现对地质的分析，控制钻头的方向、速率和力度，优化了井下钻头工作，有效避免了井下事故的发生。定向钻井技术有其独特的技术优势，其可以适应各种工作环境，还可以灵活调整工作进度，解决了煤矿开采行业的许多技术问题。定向钻井技术的应用不但提高了开采工作的工作效率，还实现了煤矿企业的经济效益，减少外界环境因素对开采工作造成的影响。做好定向钻井技术的普及，可以促进煤矿行业的进一步发展，也可以带动相关行业的发展。近年来，我国社会进展速度加快，科技水平得到了极大提升，煤矿行业的市场竞争逐步激烈，定向钻井技术也得到了业界认可，在国内外的相关行业得到广泛应用。这一技术的改进和发展，促进了煤矿开采工作的有力进行，减少了不必要的施工成本，提高了开采工作的效率，实现了企业效益的提升。在实际应用的过程中，定向钻井技术发挥了其有效作用，在較为复杂的环境情况下也能完成工作任务，同时操作方式简单便捷，受到了技术人员的广泛使用。

二、矿井井下定向钻进技术概述

2.1定向钻进技术工作原理

定向钻进主要由特殊的井下钻孔工具、测量工具和工艺设备组合而成。定向钻进技术目前应用于地质勘探孔施工工作。定向钻进应用的设备主要由定向钻机、送水器、通信电缆、孔口计算机、下水磁钻杆等部件组成。其工作原理主要利用孔底马达旋转等带动钻头进行旋转，实现钻头对矿层的切削工作。钻杆柱始终处于不旋转的状态，只有马达带动钻头钻进碎岩。利用测量技术实现孔底信息的传输，再利用孔口的监视器监测钻孔轨迹”。随钻测量技术直接把信息传输到孔底，利用螺杆马达对钻孔轨迹进行控制，通过改变钻孔的方位角、倾角等确保钻孔轨迹准确钻入靶点中网。设计的钻孔轨迹始终会与实际的钻孔产生一定的偏差，所以就需要工作人员不断的关注钻孔情况，及时对钻孔轨迹进行调整，使钻孔的轨迹能够更好的向目标方向延伸。

2.2定向钻进轨迹测量精度

定向钻进通过对孔深、方位、斜倾角的计算建立三维坐标，使钻孔的定向钻进轨迹测量精度更高。其计算原理是将钻孔轴线分成很多小段，根据每一段端点的测斜数据，将每段钻孔轴线的测量数值进行叠加计算。在进行轨迹测量计算时误差应尽量控制在合理的范围内。通过计算表明定向钻进轨迹测量系统能够满足地质勘探施工精度的要求。

2.3定向钻进技术的优势

定向钻进技术是我国目前地质勘探领域应用最为广泛的探.测技术。通过有效的控制钻孔的轨迹，能够提高矿井井下勘探的工作效率，增加矿井井下作业的安全性。定向钻进技术有效的利用随钻测量技术和计算功能，能够更精准的构造矿层的三维坐标。并且可以设计多个分支孔，计算出该点的三维坐标。通过反复的勘探测量分支等获得多组三维坐标数据，提高数据测量的精准性。再通过对各个数据进行多点的连接、统计工作，最终能够绘制出该区域的地质构造空间分布情况。如断层、陷落柱、采空区的空间分布情况，有效在实际施工中避免对这些地区进行作业，提高矿井生产的工作效率。

三、定向钻进技术在矿井地质勘探中的应用

煤矿井下煤层的煤层厚度、煤层走向及煤层地质异常等信息可以利用地面钻孔探测获得，地而钻孔可以获得大范围内的煤层信息.但是对局部范围的信息获取准确性交底，只能得到揭露煤层的信息，不能实现对煤层信息的超前探测。利用定向钻孔可以提前探测到煤层的地质信息，利用前进式开分支施工工艺展开施工，可以确定煤层顶底板的标高，探测到煤层构造的具体情况。

3.1探测地质构造

利用随钻测量技术及计算功能，可以计算出地层构造的三维坐标，然后可以在已探明构造点钻孔部位设计多个分支孔，利用定向开分支技术计算出该点的三维坐标。最后.对获得的多组二维坐标点数据展开分析，就可以勾勒出该区域地质构造的实际空间分布情况。

3.2探测工作面煤层厚度与走向

在定向主钻孔中应该按照相应距离来设置不同探顶和探底分支钻孔，如果分支钻孔钻遇到了煤层顶板或者煤层底板，这时可以充分利用仪器得到的数据对钻与顶板、底板相应点的上下位移进行计算，然后将其转化成该点的相对标高，然后按照相对标高的顺序将多个探顶板、探底板分连在一起，这样就可以计算得到钻煤层倾角，最后结合煤层倾角.走向之间的关系可以得到工作面煤层的具体走向。煤层厚度探测也可以按照上面提到的方法进行。

3.3陷落柱勘探

陷落柱多发勘探区域多数情况下位于煤层水平面以上，这种情况下利用定向钻进技术可以保证命中靶点的精确性，在实际煤层施工过程中如果突然遇到钻孔返渣见破碎岩粒、卡钻蹩泵等现象，说明探测过程中钻头遇到了陷落柱，这时可以有效利用随钻系统，仔细的测量每个见陷落柱点的坐标，进而绘制出煤层采掘平面图中陷落柱的分布，进而为煤矿安全施工提供指导。

3.4巷道断层勘探

在开掘松软煤层巷道的过程中，需要远距离对巷道前方进行勘探，如果本煤层勘探孔的施工距离过短，可以利用底板施工.长距离定向孔，或者也可以长距离在煤层顶板进行定向孔钻进，向煤层方向进行多个分支孔的施工，准确的将煤点坐标测量出来，结合见煤点坐标将煤层中的地质坐标绘制出来，这样-来分析异常带时就会非常方便，可以及时将断层分布找出来.为后续巷道掘进提供指导。

结语：

在定向钻井技术的实际应用中，技术人员要做好相应的改进工作，引进先进的钻井技术理念，理论与实践相结合，做好准备，有效解决各种问题，做好清洁管理，发挥定向钻井技术的积极作用。

参考文献

[1]朱瑞娟.煤矿井下定向钻井技术在矿井地质勘察中的运用[J].内蒙古煤炭经济，2019（22）：217-218.

[2]凡小伟，张坤.在矿井地质勘查中井下定向钻井技术的探讨[J].内蒙古煤炭经济，2020（15）：217-218.

四川盐业地质钻井大队 四川省 自贡市 643000