浅析煤田地质勘探技术发展
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摘要：本文根据中国煤炭生产方针、煤田地质特点及世界先进技术发展现状，讨论了中国煤田地质勘探前沿问题，从提高勘深精度，开展动态地质研究等方面加以论述。并且展望了煤田地质勘探技术发展趋势,分析了其技术上的特点和优势，并对施工中的注意要点进行了研究。
关键词：煤田勘探 综合技术 绳索取芯
中图分类号：P641文献标识码： A
一、煤田地质勘测概述
随着勘测技术的发展，目前在煤田勘测中，需要根据地质、地形、性质等具体情况选择合理的技术措施对其进行勘测，并利用统一的管理来对各项工作进行合理的安排，综合研究各种地质信息的相关性，提高地质勘测的结论准确性，就这些年看，通过采用遥感扫面、物探技术、钻探技术等具体的将勘探区域的具体情况进行分析了评价，确定煤层的分布范围、基底深度、用高分辨率数字地震控制断层、褶皱和其他非正常发育的地质情况，利用钻探技术结合井测等方法比对前面的勘测结果，以此获得更加准确的勘测成果。且通过地震、钻探、井测等资料进行综合性研究的技术已经成勘测技术的有一个重要环节。其达到的精度如：构造分析上，已经可以帮助分析性落差在10-15m的小断层和落差为5-10m的小断点、主要采煤层的底板高度线已经能控制在1-2%的范围内；煤层分析上，可以控制煤层发育的具体特征，并结合勘测数据进行多元化的分析和趋势模拟，解释典型煤层的厚度和宏观结构类型等。从经济性上看，大幅度的节约了钻探的工作量和钻孔的数量，从而缩短了勘测的周期性，且降低了勘测的成本，具有显著的技术性效益。
二、煤田勘测的新技术
从传统的岩芯钻探仍然是最为直接的勘测煤田的技术措施，不过随着综合性勘测技术的发展，钻探工作量已经相对减少。伴随着技术发展，钻探技术将提高自动化程度和操作的灵活性、机械效果等，都有了长足的发展。如：被全面推广的绳索取芯技术。绳索取芯技术是在井测的时候不将钻杆提出，而是采用内套结构以绳索将内套提出而提取从而获得岩芯提取到地面进行检测。利用此种技术可以大幅度的降低劳动的强度，提高了经济效率和各项指标的经济性。技术在应用中已经获得了不少的成功的经验。
三、金刚石绳索取芯技术在煤田地质勘测
1、钻孔的设计
在勘探中应根据地层刨面和深度的差异设计合理的钻孔结构，这是实施金刚绳索取芯钻进的重要基础。在钻孔设计主要是包括对开孔的地层的选择，开孔套管技术选择，套管长度选择等。如地层致密而坚硬秩序设计下入一层的技术套管；如开孔地层的质地风化破碎层时如果深度大于600m，中深孔的时候，施工周期较长，且地层稳定性差，因此除了下入技术套管外还需设计护壁套管，以满足钻孔的需求。
技术套管是钻孔结构设计的一项重要基础，而套管管径的选择和绳索取芯转进是相互关联十分密切的技术措施。在此技术措施中应选择较正常钻具大一级的口径的套管最为技术性套管。下入技术套管的目的是为了保护孔壁的稳定性，防止孔壁的坍塌，同时还有以下作用：1）对岩粉进行排除。通过技术套管的加入可以改善孔径的尺寸，从而保持钻井液的上返的速度，从而使得整个钻进的过程中速度一致性，方便对岩粉的排除。2）对钻杆和孔壁的距离加以控制，提高钻具的对中性和稳定性，防止钻孔出现孔斜和钻具的损坏。
在钻进上千米的钻孔施工中，为了防止钻孔深部遇到复杂的地形而影响转进，通常设计在钻孔上采用大一级的钻具进行成孔。而遇到复杂地层的时候则将大一级的钻具留在孔内成为套管，然后改用小一级的钻具来最终成孔。
技术性套管通常采用的是左旋螺纹连接，完成连接后保存套管的内部平整，避免上下钻具的时候影响钻头运行。套管应设置在完整而坚硬的基岩上。如果设计有多长护壁套管则需要在各层套管之间进行密封固定防止杂物进入而影响成孔。
2、钻井液的选择原则
在绳索取芯的施工中，钻井液应满足以下要求：固相物质含量相对低，防止钻杆内形成泥皮而影响总成的投放和打捞；具有很好的润滑性，以此减少钻具的回旋阻力；具有较好的流变性能，提高钻进速度提高排除岩粉的能力；失水量低，形成泥皮必须薄且坚韧，可以有效的抑制水敏感地层吸水变形而影响成孔。
因此在钻井液的选择中应根据实际情况而定，如某矿区多为灰质岩层，且钻孔的深度大，可见煤层较多，岩层软硬相互交错。所以在钻井液的选择上，需要满足绳钻取芯的特定需求外，还需要具有突出的护壁性能和抗水敏功能。经过实践的经验总结，并利用多种钻井液进行比较和分析，最终选择了抑制以人工钠土为基础材料，添加剂为辅助材料的低固相的钻井液。合成的钻井液的技术参数如下：比重：1.06-1.07；黏度：20-25s；失水量：8-10ml/min；泥皮厚度不大于0.5mm，酸碱性在8-9,。作为主要的钻井液在矿区绳索取芯施工中获得了较好的效果。
3、提高取芯效率的具体措施
在实际应用绳索取芯施工中，虽然具有必要的设置保证取芯的效果，但是在操作中也会因为操作和参数设置的差异而影响取芯效果。煤层钻进中可以采用以下措施来提高取芯效率：1）对簿煤层的处理，要求在一个回次内将煤层和顶部底板全部穿透，完成穿透后在底板中钻进1-2m，就应即时打捞内管取样，防止较薄的煤层和钻进时间过长而对煤心造成破坏。2）较厚煤层的处理，进入到煤层顶部后，及时对钻井液的性质进行调制，主要将黏度提高使其可以有效的排出岩粉，保持孔底的清洁；顶部岩层必须保证岩芯干净，如发现有脱落的岩芯必须进行处理干净后方可进行煤层的钻孔；煤层钻进回次进尺的时候应控制在1.5m上下，并保持钻进的参数稳定在某一个标准，不可随意调整钻具；认真的核对卡簧的自由内径和钻头内径的配合程度，一定不可使用旧的钻头而配合新卡簧。在粉煤层钻进的时候，可以利用底喷式、侧喷式、内管超前等方式进行钻进控制提高其取芯质量。
四煤田地质勘探技术发展趋势
物探仪随着时代的进步越来越先进，功能更加强大，在精度上也有了非常大的提高，并且可通过计算机和遥控来进行高精度的控制，对数据和图像的处理能力也得到提升，未来将会向着智能化和立体化的方向发展。近年来，值得注意的煤田地质勘探技术发展趋势如下。
1.开发井下勘探技术根据国内外资料，落差小于5m、长度小于150m的小断层及小型褶曲，近期不可能用地面勘探方法查明。因为煤层的密度要低于上下层的岩石层，所以煤层就会形成一个低速槽，过去采用槽波的证勘探技术来进行地下勘探工作，就是用这个原理。随着时代的进步，雷达探测技术有了很大的进步。煤矿地下勘探将会是未来的研究方向。
2.发展水平钻进技术20世纪80年代以来，技术先进的采煤国家愈来愈重视采用水平钻进方法沿煤层钻进，并采用与之相配合的随钻测斜技术。水平钻进技术是由受控定向钻进发展而来的。近年来，这种钻进技术发展迅速，不仅能在井下沿煤层钻进，还能在地面沿垂直一圆弧一水平线轨迹进入煤层钻进。地面水平钻进，在煤炭部门是80年代后期才从石油部门引进的。
3.前面提及煤炭开采会对地质情况造成改变从而形成地质灾害，这对矿井开采安全是一个重大的威胁，这是一个动态的过程。所以对地质现象的形成和强度测量就不能单纯的从静止角度来考虑，岩体的应力和地质情况都会随着开采逐渐发生改变，那么我们就需要对这一动态过程进行特征资料分析。在开采过程中使用动态勘探的方式，连续多次对开采地区进行各种数据的收集分析，以确保开采安全。
5.现代计算机和信息技术的发展给煤炭工业带来了很大的变化和便利，通过将高新技术的引入，结合煤炭开采技术，能够实现过去人工无法完成的工作，在地质勘探和数据分析方面也有独特的功效，仪器自动的进行数据的收集和分析工作并且能够快速的获得结果，这不仅节约的时间还缩减了人工工作强度。
结束语
煤田地质勘探技术的发展主要有两个方面的进步，一个是勘探取样技术，一个是综合分析技术，这两种技术的综合应用提高了煤田勘探的准确性，为开采提供了依据，其中绳索取样技术的应用和技术发展为实际井测取样提供了更加方便快捷的手段，同时通过技术控制提高了去取样的准确性。
参考文献：
[1]张杰,王路法,江勇.煤田地质勘探技术的探究[J].中国石油和化工标准与质量,2011,(07)
[3]王树江.浅谈煤田地质勘探技术发展[J].民营科技,2011,(04)
[7]房玉涛,李翠.煤田地质勘探技术研究[J].硅谷,2011,(02)
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