摘要：煤矿是我国社会经济发展以及人们生产生活中不可或缺的重要自然资源。近年来，随着我国对煤矿需求的不断提升，煤矿开采工作也得到了巨大的发展空间。煤矿开采工作具有一定的特殊性，在具体开采过程中，如果出现了问题，煤矿开采人员的生命与财产安全必定会受到威胁，而煤矿开采企业的整体效率以及收益也会受到影响，因此，必须针对这一方面的问题提出相应的解决措施，将井下定向钻进技术应用到具体的煤矿的开采过程中，对于解决上述问题具有重要价值，因此，有必要对这一问题进行研究，以最大程度的满足相应领域的发展要求。鉴于此，文章对煤矿井下定向钻进技术在矿井地质勘探中的应用进行了研究，以供参考。
关键词：井下定向钻进；矿井开采；地质勘探
1定向钻进技术概述
1.1工作原理定向钻进技术适用范围存在一定的限制，目前主要营运于硬度系数大于5的较稳定煤层或者硬度系数小于5的岩层，孔底螺杆马达、高强度中心通缆钻杆等是定向钻进技术的主要组成部分。进一步分析定向技术的工作原理，其主要是利用弯外管的孔底螺杆马达等工具带动钻头，让钻头回转，然后再利用有限的随钻测量技术传输孔底的信息，在孔口监视器的实时监测下检测钻孔的运动轨迹，调整螺杆马达的面向角度，改变钻孔的倾角，有效的控制钻孔的变化轨迹，然后保证将钻孔准确的钻入到靶点中去，人为地控制住钻头孔的空间位置和钻孔轨迹。
1.2定向钻进技术的施工方法
定向钻进技术勘探煤层的走向和周围的地质环境主要根据的是在施工的过程中，探头在深层次的区域中探测出的孔的深度和钻头参数，计算出孔垂的位移情况从而得知。这一套方法主要通过明确勘测的地点、明确地层内的变化情况、缩短异常孔段区域之间的钻孔距离来实现。明确勘测的地点主要是通过电法仪器检测出地质的异常区域，然后找到相关异常区域的工程图，对工程图进行详细的观察与分析，在工程图中初步确定钻孔的位置，然后再根据煤层或者巷道的相关资料等确定实际的钻孔位置。在明确了钻孔的位置后，还需要明确钻孔区域的地层的变化信息，在实际的钻孔过程中，观察返渣岩性的变化特点，观察定向钻孔的实际左右偏差，确定钻场的空间情况。在明确了钻孔的位置、钻孔区域的地层的变化信息后，就需要根据相关的信息缩短异常孔段区域之间的钻孔距离。
2定向钻进技术在矿井地质勘探中的应用
利用地面钻孔探测可以获得矿井井下矿层的厚度、走向、地质异常等信息。地面钻孔可以大面积的对矿层信息进行探测，但是只能对已经探测的区域信息进行统计，不能提前预测矿层信息，定向钻进技术则可以提前探测矿层的地质信息，探测到矿层构造的具体分布情况。定向钻进技术利用随钻测量技术及计算功能，能够通过探测出的孔深、方位、斜倾角建立三维坐标。并在已探明构造钻孔部位再设计多个分支孔，利用定向开分技术计算出三维坐标。最后对获得的数据进行系统的分析，构建出该勘探区域的地质构造实际空间分布情况。
2.1探测工作面矿层走向与厚度应用
定向钻进技术进行地质勘探时，在主钻孔的相应距离处可以开钻多个分支孔。通过对矿层顶板或者底板的勘探数据进行计算，可以将其转化为矿层的标高。按照不同的标高的顺序将多个顶板、底板的数据进行连接，就可以计算出矿层的倾角。最后结合各方面探测所得的数据进行归纳整理，就能得出矿层的具体走向。矿层厚度的探测方法与矿层走向的探测方法基本相同。
2.2陷落柱勘探陷落柱勘探方法
利用定向钻进技术，针对陷落柱多发区域在矿层设计靶点并精确钻进，如果矿层出现钻速明显变得缓慢、钻孔返渣出现破碎的岩粒、卡钻等现象，基本可以确定该钻头的位置为陷落柱。通过随钻系统对陷落柱的坐标进行标记，绘制出陷落柱平面分布图，可以更好的对矿井的安全施工工作进行指导。例如：山西杜儿坪矿井陷落柱分布密度大，利用普通的钻进工艺无法确定陷落柱和矿层顶板的位置，常常因卡钻影响施工进度。后来应用定向钻孔技术，工作人员对矿区进行具体分析并确定靶点，进行定向钻孔，根据实钻轨迹分析出了陷落柱、破碎带以及断层的位置。使杜儿坪矿井获得了宝贵的地质勘探资料，为其矿井开采工作提高了极大的效率。
2.3采空区勘探
采空区勘探方法为先设计钻孔靶点，控制靶点间的间距，利用定向钻进技术精确的命中靶点，如果出现卡钻、不返水、突进等现象，则确定该区域为采空区。通过对采空区勘探，可以确定各个采空区的坐标，绘制出采空区的分布图，提高矿井施工的安全性。例如：某集团的矿井存在很多大大小小的采空区，给矿井的安全生产带来极大的安全威胁。为了确定采空区范围、高度等情况，矿井利用定向钻进技术对534工作面进行多底勘探。通过实际情况先确定靶区，然后进行定向钻孔、分支孔的钻探工作。最终通过实钻轨迹参数计算出采空区与钻场的空间位置，确定出了准确的采空区区域，进一步使矿井区的生产工作变得更加的安全、高效。
2.4顺层孔矿层地质勘探
顺层勘探孔沿矿层探测矿层顶板起伏情况，再提钻开分支孔，不断的进行重复施工。勘探矿层倾角、褶皱等地质构造情况。根据勘探出的矿层底板、顶板数据，计算出矿层的倾角、厚度等参数。例如：山西寺河矿井矿层起伏较大，顶板附近存在破碎矿层，矿层地质情况非常复杂。应用顺层定向钻孔勘探技术对顶板和底板先后进行勘探，最终确定出矿层的厚度及走向。并勘探出在550m矿层的起伏较大。
2.5巷道断层勘探
巷道断层勘探针对松软的矿层巷道前方远距离开掘勘探工作，采用长距离定向孔对矿层顶板或者底板进行施工，并对多个分支孔进行施工，并测量出坐标。进而根据得到的数据绘制巷道断层的地质构造图及断层分布图，用以指导巷道断层勘探工作的正常进行。从而能够实现松软矿层的矿井开采和瓦斯抽采工作。例如：我国某矿井，应用“后退式”定向钻孔技术对矿层地质构造进行了勘探及瓦斯抽采。成功的探测出一断断层。根据矿层顶板高度和矿层的厚度，推算出了底板的高度。并预估出矿层的基本走势。定向钻孔技术在该勘探施工工程中指导了施工项目的设计工作与掘进工作。
3煤矿井下定向钻进技术的发展
通过对前文的分析可知，定向钻进技术在煤矿井下勘探中的应用，不仅可以使井下地质勘探更加方便、快捷，同时还能实现对未知区域不同地层的开发与治理，并煤层的储量与走势进行科学评估，在此基础上为矿井建设提供有效的勘探手段。在未来的工作中，我们应该在煤矿井下工作中不断尝试开发高精度地质导向智能钻进系统，仔细的分析和研究相关检测量元件，与钻返渣相结合对探头附近岩性及地质构造变化进行分析。还能在当前的技术技术上开发出更加适合的随钻勘探录井软件，与地震、电法等仪器现结合得到检测结果，在此基础上绘制出具体区域的地质构造图。总之，应用定向钻进技术不仅可以为煤矿井下地质勘探工作提供便利，同时在固体矿产井下勘探中这项技术的应用空间也非常大，为矿井建设、地质构造勘探提供精确的勘探手段。
总结
综上所述，随着煤矿开采业的深化与可持续发展，在煤矿开采业的实际开采过程中完全可以将定向钻进技术融入进去，既达到精确开采煤层的目的，又提高定向钻井在煤矿井下勘探的应用价值空间，在今后井下地质勘探中能够发挥着显著的作用，是一项有效的技术。相关企业应不断加强对该技术的研究和应用，以促进我国煤矿开采工程的高效顺利开展。
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