煤田地質鉆探技術現狀及展望

2016-03-21 08:22:15劉非

地球 2016年3期

■　劉非

（陜西省煤田地質局一九四隊陜西銅川727017）

煤田地質鉆探技術現狀及展望

■劉非

（陜西省煤田地質局一九四隊陜西銅川727017）

隨著煤炭行業的發展以及科學技術的進步，煤田地質勘探鉆探技術也有了很大的發展。本文根據我國煤田地質的特點及世界先進技術發展現狀，分析了我國煤田地質勘探的主要技術--鉆探技術特點，并展望了煤田地質鉆探技術未來發展的趨勢。

地質鉆探煤田勘查

煤炭是一種重要的能源，我國是能源消耗大國，每年需要消耗大量的能源，在我國能源結構中，煤炭占主導地位，我國的大部分電力公司都是利用煤炭進行發電的。因此煤炭的消耗量十分驚人，為了保障國家能源的充足供應，必須加強煤炭的鉆探和開采工作，從而保證國家能源安全。在煤炭開采中最為關鍵是煤田的地質鉆探工作，鉆探工作是否到位直接影響到煤炭的開采效率和開采質量。因此，為了增強我國煤炭資源保障能力，必須進一步加大煤炭資源的鉆探力度，加強煤田鉆探工作的管理水平，從而從總體上提高煤田鉆探能力。

1　煤田地質勘探技術概況

煤田的勘探方法，一般是針對某一地區的具體特點和勘探要求，運用地質理論和適當的勘探技術手段，以較少的投入取得能夠滿足使用要求的地質資源的思路和具體部署。其主要的技術手段有遙感地質調查、地質填圖、坑探、鉆探、巷探和地球物理勘探等等。其中，鉆探是利用機械傳動鉆桿和鉆頭，從地面向下鉆直徑小而深的圓孔（鉆孔），從中提取巖芯、煤樣，以獲取地質信息，它是了解地面以下深部地質情況和采取各種樣品的有效手段，已經成為煤田地質勘探中主要使用的技術手段之一。

2　初期的勘探鉆探技術

在1950-1970年這20年間，煤田地質勘探鉆探主要采用的工藝就是運用普通材質的合金、鐵砂以及鋼粒分層鉆進。而在1950年之前的勘探鉆探工藝就可概括為輕壓、慢轉、少給水，但是其工作質量和效率則是非常低的。隨后在不斷的實踐過程，勘探鉆探技術有了一定的發展，其中鉆孔的大小就有了一定的變化。此時的勘探鉆探工藝可以概括為高壓、快轉、大水，就有效的提高了勘探鉆探工作的效率和質量。工作效率和質量一直是煤田地質勘探鉆探技術發展中需要考慮的問題，在1970-1980年期間，就加大了對金剛石鉆進技術的研究，著重進行的是人造金剛石和金剛石鉆頭的研究和制造工作，將其應用到實際的鉆探工作中。而在1980年的后期，為了更加有效的提高了鉆探工作的質量和效率，逐漸對繩索取心金剛石鉆進技術進行研究，這個時期也逐漸形成了在金剛石鉆進技術的基礎上，實現多種工藝有效結合的指導方針。因而這個階段科學技術水平有了一定的提高，新工藝的應用和發展也創造出更多的經濟效益。

3　鉆探技術的發展

經過長時間的積累和探索，煤田鉆探技術有了快速的發揮，目前采用的有：

3.1空氣泡沫鉆探技術

該技術是原地礦部“七五”和“八五”期間的重點科研攻關項目，經過不同環境條件及機具試驗研究總結了一套比較成熟的泡沫工藝和鉆進規程。由于其后正值地質鉆探工作量銳減，而此技術在初期投資、能耗和后期泡沫劑回收方面的費用都比普通鉆進技術高，因此其推廣應用處于停滯狀態。

3.2金剛石繩索取心技術

繩索取心（WL）鉆探技術被稱為鉆探技術的第一次革命，是在全球地質找礦鉆探施工中是應用最廣泛、綜合地質效果最佳的鉆探技術。自上世紀70年代中期在我國開始推廣應用，但在應用廣度和深度上與國外發達國家相比存在較大差距，利用繩索取心鉆探技術完成的巖心鉆探工作量仍不足全部固體礦產巖心鉆探工作量的30%。國產繩索取心鉆具存在材質不佳、加工質量差、易折斷和脫扣等問題，不能滿足1000米以深鉆孔的需要。

3.3反循環連續取樣鉆探技術

反循環連續取樣鉆探技術被稱為鉆探技術的第二次革命。它采用壓縮空氣作為循環介質，利用雙壁鉆桿以沖擊回轉全面碎巖和連續巖屑作為地質樣品的方式進行鉆探施工。隨著鉆進的不斷進行，巖屑被高速氣流連續地經雙壁鉆桿的中心攜帶至地表，并按照順序將巖屑收集起來作為地質化驗分析的地質樣品。

3.4高精度受控定向鉆探技術

受控定向鉆探技術是一種可以使鉆孔軌跡按照預定方向前進的特殊鉆探技術，該項鉆探技術還可以實現在一個主孔內鉆進多個分支孔的羽狀鉆孔。自勘探技術研究所研究、推廣應用受控定向鉆探以來，該技術已成功應用于我國的鹽鹵礦、芒硝礦等水溶性礦產的開采領域，標志著我國的高精度受控定向鉆探施工進入國際先進水平行列。在普通鉆孔難以到達的勘探部位和坑道內以及陡斜礦體的勘探中，利用高精度受控定向鉆探技術可以明顯減少鉆探工作量和施工費用。唯一遺憾的是該技術在定向造斜段無法連續取心。

3.5巖心定向技術

巖心定向技術，是通過對孔底巖心作定向標記，從而獲取帶有定向標記方位角的定向巖心，對定向巖心復位測量或計算，即可求解出巖層層面或斷裂面的產狀，這項技術已經在石油勘探開發中廣泛應用。

3.6鉆探技術的發展趨勢

用發展眼光來看，近年來鉆探仍將成為獲取第一手地質資料的重要手段。物探儀器日新月異，性能改進與更新迅速，向高靈敏度、高分辨率、高精確度、遙控、計算機實時控制、處理、數據分析和三維圖形顯示方向發展；物探方法向多維、多參數測量、多方法組合發展；計算機和信息技術將普及到地質勘探的各個專業、各個作業單元，乃至管理整個勘探系統。