探讨煤矿井下定向钻进技术在井下地质勘探中的实际应用

摘要：本文主要研究当前矿井定向钻进技术在煤矿地质勘探中的应用。通过对定向钻进技术的原理和施工方法进行分析和研究，探讨煤矿井下定向钻进技术在井下地质勘探中的实际应用。当前煤矿作为国家的支柱性能源之一，通过提升井下钻进技术能够有效提升煤矿地质勘探的质量和效率，从勘探环节提升煤矿开采作业的安全性，切实促进国内煤矿产业开采效率的提升。

　　关键词：定向钻进; 煤矿矿井; 地质勘探;

　　1 煤矿井下定向钻进技术及其在地质勘探中的应用方法

　　1.1 定向钻进技术概述

　　相比于其他类型的生产工作，煤矿开采工作具有一定的特殊性，由于煤矿生产环境存在一定的危险性，一旦开采出现了问题就会给生命财产安全造成损失，给煤矿企业的经济效益和社会效益造成打击。因此在进行煤矿开采之前首先要对煤矿井下的地质情况进行勘探，通过掌握煤矿开采的实际地质条件从而有针对性的研究如何进行煤矿开采工作，而定向钻进技术就是当前煤矿井下地质勘探中较为常见的技术应用之一。将定向钻孔技术应用于具体的煤矿生产工作中不仅能够有效提升煤矿生产工作的质量和效率，还能切实保障煤矿井下生产工作的安全性和稳定性。

地质勘探

　　在进行煤矿检查作业的过程中大多采用三维地震、电法等方式对采空、积水、地质构造等进行探测，但是针对断距<5 m的断层而言缺乏一定的准确性，因此往往很难精准地探测断层、陷落柱和积水等煤矿地质条件，给煤矿的开采工作带来不便。由于探测手法存在一定的疏漏，因此直接影响了煤矿的高效掘进工作，严重情况下甚至会导致煤矿开采地区瓦斯突出或是突水等安全事故，对煤矿开采人员的生命财产安全造成严重的威胁。

　　在进行煤矿井下地质勘探的过程中应用定向钻进技术不仅能够有效提升煤矿开采的作业效率，还能够切实保障煤矿生产人员的安全。在实际应用定向钻机技术的时候，首先需要做好对技术环节的了解和应用，定向钻进技术在实际应用的过程当中通过定向钻机以及相关随转系统实现对岩层和煤层的构造探测、探放水、瓦斯抽放等钻孔施工，实现对当前煤矿开采地区实施地质条件、水文条件、瓦斯、工程地质条件的探测、监控，获取精准度较高的地质数据，从而保障煤矿生产的有序进行。

　　1.2 应用方法概述

　　相比于其他井下地质勘探技术，定向钻进技术最大的特点就是能够通过人工操作实现对钻头钻进的轨迹以及空间位置的转变。在实际地质探测的过程当中，首先需要将探头放置在区域较深的井下开采空间内，从而对钻头的参数以及孔深进行设定，根据钻进设备的钻孔轨迹能够科学准确的计算出孔垂的左右位移情况，之后对定向钻进探头数据进行分析，从而得出钻孔前方煤层的赋存情况以及周边开采地质条件。通过分析定向钻进技术钻孔的运行轨迹，能够有效查明勘测点和周边地层变化等信息。

　　为了进一步掌握钻孔的运行轨迹首先需要对勘测点进行明确，根据当前电法仪器能够有效探测出地质条件异常的位置和区域从而设定定向钻孔的方向和位置，之后在定向钻进设备钻进的过程当中需要施工人员注意返渣岩性的变化，通过定向钻进设备孔垂的左右偏差确定当前正常的空间位置情况，最后针对异常孔段区域的钻孔需要及时进行处理，当定向钻孔钻进煤层的陷落区域或是断层区域时需要及时改换方向，及时将钻孔提升到岩层稳定的区域位置重新进行钻孔工作。

　　2 定向钻进技术应用的策略

　　2.1 对地质构造进行探测

　　通过应用地面钻孔探测技术，能够有效获得当前煤矿范围内的地质构造、开采技术条件等数据，为煤矿设计、开采提供基础依据。但是地面钻孔也具有一定的局限性，不能很好的应对局部范围内的构造发育情况，并且不能实现对煤层开采的超前探测工作。定向钻孔技术可以实现对局部地质构造以及相关开采地质条件的超前探测。

　　要想真正将定向钻进技术与煤矿地质勘探需求进行结合，首先需要相关技术人员真正意识到在煤矿开采过程当中对地质构造进行探测的重要性和必要性。对地质构造进行探测是当前煤矿开采工作的基础，不仅能够有效保障煤矿开采过程当中的质量与效率，还能有效保障煤矿井下施工人员的人身安全。在对地质构造进行探测的过程当中，通过定向钻进技术中的随钻测量技术能够实现对地层构造数据的收集，从而计算出该点的三维坐标，通过计算机进行模型构建，模拟出煤矿开采区域的地质构造空间分布情况和开采条件。

　　2.2 对煤层厚度与走向进行探测

　　在矿井地质勘探中煤矿井下定向钻进技术的应用能够有效实现对工作面煤层厚度与走向变化的探测。在进行实际探测的过程当中应该根据煤矿开采的实际条件和要求设定距离进行探顶和探底的分支钻孔设置，根据分支钻孔获取的煤层顶板和底板空间测量数据就可以计算出煤层的厚度、走向，实现煤矿的高效开采。

　　2.3 对陷落柱进行探测

　　应用定向钻进技术可以获取陷落柱的位置、发育范围等数据。陷落柱是影响煤层开采的重要因素，在实际进行煤层施工的过程当中应用井下定向钻进技术可以根据钻孔返渣的实际情况判断是否行进到了陷落柱位置。之后可以借助随转系统分析当前陷落柱点的各个坐标，施工人员可以根据这些陷落点的坐标对煤层综采平面图进行陷落柱分布绘制，从而有效提升煤矿施工过程当中的安全性与稳定性，为后期煤矿开采计划的设置提供指导。

　　2.4 对煤矿采（古）空区进行探测

　　在应用煤矿井下定向钻进技术进行矿井地质勘探的过程当中，需要对煤田采空区域进行探测，而应用定向钻孔技术需要设计好不同的靶点位置，一般来说，将靶点之间的间距控制在20 m左右能够最大程度地利用定向钻进技术，可以使定向钻井技术实现靶点精确的命中。另外在进行煤矿采（古）空区探测的过程当中如果出现钻孔不反水或出现突水等情况，就说明当前钻头所处的位置已经是煤矿的采空区域，需要相关人员及时利用随钻系统对各个采空点的坐标进行测量和记录，从而绘制出当前煤矿开采地区采（古）空区的分布，保障煤矿的安全生产工作。

　　2.5 利用定向钻孔技术抽采瓦斯

　　瓦斯治理是保证煤矿安全生产的前提，利用钻孔对煤层瓦斯抽采是国内外煤矿瓦斯防治常用且有效的措施。井下定向钻孔可以实现钻孔轨迹的精确控制，保证钻孔在预定的层位中有效延伸，增加瓦斯抽采距离；另外定向钻孔技术可进行多分支孔施工，一孔多用，增加覆盖范围。

　　井下定向钻孔不仅具有单孔抽采量大、衰减期长、效率高、抽采面积大等特点，同时与地面钻孔相比还有“钻孔施工成本低，排除了地面施工场地的影响；解决了后期受矿井采动影响，钻孔被切断阻塞不出气的问题”等优点。综合分析，井下定向钻孔在解决瓦斯抽放问题上具有较大的优势，目前在钻进工艺、设备等方面存在的问题将随着科学技术水平的提高逐渐完善，进而实现瓦斯安全、高效、清洁利用。

　　2.6 顺层孔煤层地质勘探工作

　　最后在进行矿井地质勘探中应用煤矿井下定向钻进技术实施顺层孔煤层地质勘探工作，能够有效测算当前煤层顶板标高和底板标高，并计算煤层的倾角和厚度等参数，实现对未知区域不同地层的开发与治理工作，使井下地质勘探工作更加高效和快捷，切实提升当前煤矿开采工作的质量与效率。

　　3 结语

　　在进行煤矿开采前，必须运用各种地质勘探手段对煤矿地质、水文、开采技术条件等进行有效的数据采集和治理工作，通过针对性的研究和应用定向钻进技术，能够有效提升矿井地质勘探的质量和效率，切实促进国内煤炭开采行业的稳健发展。

　　参考文献

　　[1]孟秦宇.矿井定向钻进技术在煤矿地质勘探中的应用[J].内蒙古煤炭经济，2017(24):11,25.

　　[2] 李晓启.矿井定向钻进技术在煤矿地质勘探中的应用[J].建筑工程技术与设计，2018(8):192.

　　[3] 代夫博.矿井定向钻进技术在煤矿地质勘探中的应用[J].数字化用户，2019,25(10):60.