煤田鉆探工藝及提高鉆探效率方法

　　在社會主義發(fā)展的新時期，煤田鉆探工藝是煤田勘探中十分重要的一個方面，煤田鉆探技術(shù)和煤層氣鉆探技術(shù)的改進，也為煤田工業(yè)生產(chǎn)建設(shè)提供可靠的保證。
　　煤田鉆探工藝方法的研究探索
　　施工實踐和科學實驗已經(jīng)證明，同一類巖石，在不同的埋深條件下，所表現(xiàn)出的機械物理性質(zhì)及穩(wěn)定性是大不相同的。煤田勘探地層各種沉積巖強度都與深度成正比例變化，2 000m以淺地層巖石變化的特點是埋深越淺、孔隙度越大、強度越低。
　　1 一般回轉(zhuǎn)鉆進技術(shù)
　　回轉(zhuǎn)鉆進技術(shù)主要參數(shù)是泵量、轉(zhuǎn)速及鉆壓三項。一般情況下應選用較大泵量，這對于保證排粉效果，提高鉆進效率都是有利的，但也要防止因泵量過大沖垮孔壁。鉆進鉆壓應由低到高，逐步增加；鉆進時，應根據(jù)不同地層、不同鉆頭、不同孔徑而有所不同，在實際施工過程中，對鉆壓的掌握不必限制過死，通過實際試驗，選定出合理的數(shù)據(jù)。多級變速鉆機轉(zhuǎn)速的選擇應注意以下幾點：一是鉆孔深、鉆具自重大，受力復雜，回轉(zhuǎn)鉆具功率消耗增大，受鉆機功率及鉆具強度的限制，轉(zhuǎn)速應降低，孔淺時則應開高速；二是鉆進均質(zhì)、完整的地層，采用高轉(zhuǎn)速；對于巖石破碎、節(jié)理發(fā)育的地層，鉆具震動大，根據(jù)具體情況適當降低轉(zhuǎn)速；三是鉆孔結(jié)構(gòu)簡單，環(huán)狀間隙小，孔壁完整，可采用高轉(zhuǎn)速；鉆孔結(jié)構(gòu)復雜、換徑多，鉆桿與孔壁間隙大，鉆具回轉(zhuǎn)穩(wěn)定性差，則不宜開高速；四是淺孔段巖石結(jié)構(gòu)完整，鉆具強度高，采用較高轉(zhuǎn)速；地層變復雜，裂隙發(fā)育，出現(xiàn)小溶洞及掉塊現(xiàn)象，且孔內(nèi)返水不正常，用較低轉(zhuǎn)速。
　　2 空氣洗井鉆進技術(shù)
　　空氣洗井鉆進工藝技術(shù)是一種含有壓縮空氣的氣體和液體混合物作為沖洗的介質(zhì)[1]。它是采用具有動力沖洗介質(zhì)的破巖機技術(shù)。這種技術(shù)可以在極其惡劣的地理地質(zhì)條件（特別是缺水情況）下施工?？諝庀淳@進技術(shù)共可以分為泡沫洗井鉆進技術(shù)、粉塵洗井鉆進技術(shù)及霧化洗井鉆進技術(shù)等等，其中每一種技術(shù)都有各自的優(yōu)缺點。把空氣洗井鉆進技術(shù)應用到煤田鉆探中的無芯鉆探中，取其利，避其弊，從而為我們的煤田鉆探工作提高效率。
　　3 沖擊回轉(zhuǎn)式鉆進技術(shù)
　　沖擊回轉(zhuǎn)式鉆進，就是在一般回轉(zhuǎn)鉆具組合的基礎(chǔ)上增加一個潛孔錘。在鉆進過程中，提供給鉆具一定強度的沖擊量，在回轉(zhuǎn)和沖擊的一起作用下粉碎巖石，進行快速鉆進[2]。影響沖擊速度的主要參數(shù)有：沖擊頻率、回轉(zhuǎn)的速度等，在鉆進時要根據(jù)巖石類型和施工的條件進行選擇，爭取實現(xiàn)各個參數(shù)的最佳組合。
　　煤層氣鉆探技術(shù)的研究探索
　　1 國產(chǎn)散裝煤層氣鉆機
　　散裝的煤層氣鉆機屬于水源鉆機，由于技術(shù)比較陳舊，使用很不方便，現(xiàn)在已經(jīng)被市場逐步地淘汰，在此不做過多的介紹與論述。
　　2 國產(chǎn)車裝煤層氣鉆機
　　車裝的煤層氣鉆機屬于多功能鉆機。自河北石家莊煤礦機械有限責任公司研制（鉆機車型號SMJ5510TZJ15/800Y）成功后，這款機器采用了直徑114 mm的鉆桿，能夠鉆井的深度達到了1500m，最大開孔直徑711mm，提升能力達到800kN。相關(guān)專家一致認為該煤田鉆機研制的成功，象征著我國煤田鉆探技術(shù)實現(xiàn)了國產(chǎn)化，也徹底改變了這一類型的機械設(shè)備主要依賴國外進口的局面。
　　3 車裝煤層氣鉆機和散裝煤層氣鉆機鉆探效果分析
　　車裝鉆機車是一種將液壓頂驅(qū)動力頭鉆機，配壓縮空氣鉆機使用，可滿足壓縮空氣鉆進、泡沫鉆進和泥漿鉆進要求。具有機動性能好、占地面積小、作業(yè)效率高、鉆孔質(zhì)量好、低污染等諸多優(yōu)點。立軸式鉆機在施工過程中，它隨著鉆孔的加深，尤其是在深孔的鉆探過程中，要占用的作業(yè)時間和工作難度系數(shù)比例都會越來越大，這造成了使用立柱式鉆機時綜合的工作效率明顯降低。在山西沁水煤田煤層氣開發(fā)鉆井中進行了效果對比。從鉆進效率、工程質(zhì)量、經(jīng)濟效益等多方面分析，車裝煤層氣鉆機遠遠超出于散裝煤層氣鉆機。既然如此，如何改變這種狀況，提高該款機器的工作效率，也成為了國內(nèi)地質(zhì)專家們共同關(guān)注的難點問題。
　　對提高煤田鉆探工藝和提高鉆探效率的建議
　　1）鑒于我國丘陵地區(qū)地勢險峻，尤其是林地、山地交通極為不便，在這種地帶進行勘探時要考慮到對林業(yè)的保護等問題應該大力的引進全液式動力頭巖心鉆機，可以研究國外的先進的多功能、多工藝取新，進行機械的創(chuàng)新發(fā)明，提高煤田鉆探機械的工藝水平；
　　2）加強對新一代超硬的材料、巖石破碎工具、高強度的鉆探管材等的鉆研，推廣如下的新技術(shù)：金剛石煤田鉆探技術(shù)，金剛石鉆進是一種很古老的鉆探技術(shù)，它的工作原理是采用硬度相當高的金剛石作為粉碎巖石的材料。用于沖擊式回轉(zhuǎn)鉆進，具有鉆出的孔質(zhì)量比較高、鉆進的速度快、鋼材的使用比較少、鉆探所花費的金錢比較少、孔內(nèi)出現(xiàn)的事故數(shù)量比較少等無可比擬的優(yōu)點。此外，還有新型的多介質(zhì)鉆探組合技術(shù)、液動式?jīng)_擊翻轉(zhuǎn)鉆進技術(shù)等等；
　　3）因地制宜，在我國西北部干旱缺水比較嚴重的地區(qū)，應該大力推廣節(jié)約水資源的鉆探技術(shù)、例如：空氣泡沫鉆探技術(shù)等，研制大量地下水資源勘探開發(fā)，更好地配合在當?shù)氐目碧焦ぷ鳌Ｅc此同時，我們也應該與時俱進，積極開展對當代煤田鉆探科學技術(shù)的研究。
　　結(jié)論
　　現(xiàn)階段，我國的煤田鉆探技術(shù)也在不斷地進步，但是與西方發(fā)達國家相比，相處與劣勢，因此我們?nèi)詰摵敛恍傅。^續(xù)鉆研。況且，煤炭能源的開發(fā)工作應該堅持可持續(xù)發(fā)展的原則，走煤田勘探采集利用一體化的道路，深入研究煤田鉆探的工藝技術(shù)，解決在當今煤礦開發(fā)中存在的種種問題，爭取走出一條先進的技術(shù)道路。