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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date煤矿井下地质取芯钻探技术在矿井生产补充勘查中的应用探讨煤矿井下地质取芯钻探技术在矿井生产补充勘查中的应用探讨煤矿井下地质取芯钻探技术在矿井生产补充勘查中的应用探讨 李吴波（重庆一三六地质队，重庆渝北401147）摘要：本文论述了煤矿井下地质取芯钻探技术在打通一煤矿西区生产补充勘查中的应用原理，并对其应用现状作了进一步的探讨。以此为基础，阐述了其应用的可行性、经济和社会
2、效益，以及推广的意义和发展前景展望。关键词：矿井生产补充勘查、煤矿井下地质取芯钻探技术：现状：可行性：推广意义松藻矿区打通一煤矿隶属重庆松藻煤电有限责任公司（前松藻矿务局），原属煤炭工业部全国统配煤矿，亦为原煤炭工业部树立了全国15个标准化样板矿之一，现为国有控股的股份制大型矿山。矿井设计生产能力为150万吨/年，核定生产能力180万吨/年，该矿山所产原煤供重庆洛璜电厂，精煤供重庆电厂用的电煤，现为我市煤炭系统中产量最大、开采技术、装备水平和机械化程度最高的矿山1。1概况重庆松藻煤电有限责任公司为满足重庆市经济发展对电煤的需求，拟将打通一煤矿设计生产能力由现在的150万吨/年，技改扩能为240
3、万吨/年，净增设计生产能力90万吨，其西区作为技改扩能非常重要的接替采区，采区设计生产能力100万吨/年2。据1994年月原四川煤田地质局一三六地质队提交的重庆松藻矿务局打通一煤矿下水平生产补充勘探地质报告，该采区#煤层为局部可采煤层，#煤层为大部可采煤层，#煤层为全区可采煤层。根据矿井瓦斯鉴定资料，#煤层瓦斯含量低，为不突出煤层；#和#煤层为突出煤层，故在西区选择6#煤层作为保护层开采较为理想，不但可以减少防突工作量，而且也为加快采掘推进速度、提高产量，实现技改扩能奠定基础；其中西区6#煤层设计包括西2602、西2604、西2606、西2608、西2610五个工作面、面积79.93万平方米，
4、煤炭资源量约100万吨，并把西2602工作面作为首采工作面开采2。2006年月开始了西区西2602首采工作面的布置工作，随着西2602工作面井巷工程的施工，揭露的#煤层厚度及结构逐渐发生变化，煤层大面积出现夹矸，夹矸最厚点达0.9m，并有向南西方向延伸扩大的趋势，故查清#煤层的厚度及结构变化情况，不仅关系到该区近100万吨煤炭资源的回采问题，而且关系到#和#煤层突出煤层能否得到解放而开采的问题。为此，打通一煤矿在井下采用了无岩芯钻探的勘查手段施工了10个钻孔对#煤层进行探查，由于技术手段等因素的限制，未能达到预期的目的；后经松藻煤电公司和打通一煤矿研究决定必须加密西区#煤层的生产补充勘查，提高
5、其控制程度，勘查手段为煤矿井下地质取芯钻探，同时聘请煤田地质勘探专业队伍重庆一三六地质队作为技术协作单位，共同承担煤矿井下地质取芯钻探技术的应用研究。井下钻探工作2.1井下钻探工作现状煤矿井下钻探技术应用极为广泛，主要应用在瓦斯抽放孔、控制煤层层位的地质孔、溜煤眼大直径孔（孔径1.0m）等，但是井下施工一般均采用无岩芯钻探技术。采用此技术进行井下生产补充勘查，对煤层赋存控制程度较差，要达到对局部可采的#煤层的厚度和结构变化情况的控制，必须进行取芯钻探，因受井下施工环境、钻探设备等条件限制，重庆地区还无此项技术，就是全国也未见同类技术应用成功的相关报道。2.2前期准备工作2007年3月10日重庆
6、一三六地质队接受任务后，立即组织工程技术人员对项目实施进行了论证，并到井下实地进行了考察。得出目前井下使用的ZYG150型钻机配上经改制后的取芯设备在井下施工是可行的。钻探过程中穿过突出煤层垮孔和瓦斯喷孔等难题，采用套管隔离技术是可以解决的。3月26日，根据矿井地质规程有关规定，重庆一三六地质队完成了打通一煤矿西区6#煤层生产补充勘查设计，钻探设备及其取芯器和隔离设备导管等的改造和设备到场的准备工作。2.3煤矿井下地质取芯钻探施工3月29日，在重庆一三六地质队钻探技术人员的指导下，施工队对钻探设备进行了组装和清理，并详细了解了煤矿井下地质取芯钻探工作流程和注意事项，并于当日夜班在西2#瓦斯巷开
7、孔施工西1-1钻孔。在重庆一三六地质队钻探技术人员和打通一煤矿地质、钻探施工人员的共同配合下，井下地质取芯钻探获得成功。所采取岩（煤）芯结构清楚，易分辩，达到勘查目的。由于该项目工期紧，井下实行三班作业不间断施工。本次共施工钻孔9个，孔深最大的为西1-8孔，终孔深度为77.3m，一般为65m左右，井下共施工17d。施工期间，大部份钻孔均都能正常穿越7#、8#煤层，然后采取6#煤层煤芯。在未进行瓦斯抽放区域8#煤层有轻微喷孔，唯有西1-5孔，穿过8#煤层段垮孔，经反复间隙洗孔，最终成功采取了6#煤层煤芯。由于本次勘查目的是确定6#煤层的厚度和结构，因此，所有钻孔在6#煤层底板之下均采用无岩芯钻进
8、施工，采取岩芯段仅为6#煤层及其顶、底板岩层，经统计，9个成孔共21回次取芯，由于该区域7#煤层至6#煤层间距变化较大，控制实际取芯工作难度较大，造成了个别孔取芯回次最多达5次，一般12回次就能达到设计目的，由于钻机和施工条件的制约，每回次取芯施工时间正常为23小时，如果遇喷孔、垮孔时，施工时间更长，在无其它因素影响情况下，一般一个孔23个小班就能施工完成。2.4施工原理煤矿井下地质取芯钻探技术的施工原理是通过在矿井底部（底板）已形成的巷道内，根据设计需要布置钻孔，由下往上穿过各岩、煤层，对意欲开采的煤层岩（煤）芯进行取芯钻探，通过采取的岩（煤）芯，直按判断煤层的厚度及结构变化等情况，得出煤层
9、的厚度及结构变化情况等，最终得出煤层在该区域内是否具有开采价值的结论，达到矿井生产补充勘查的目的。2.5钻探工程质量评述2.5.1钻探工程质量西区共完成钻孔9个，即西1-1至西1-9号孔，按煤田勘探钻孔工程质量标准和本次勘探设计要求，从以下风上方面进行了验收：钻孔必须按照设计中的位置、倾角、终孔层位及终孔深度组织施工，经验证，除西1-1号孔倾角与设计相差1、西1-7、西1-9号孔位置因井下条件限制有所调整外，其余各孔与设计要求相符，均不影响钻孔验证和资料使用。钻孔施工期间必须按规定收集相关参数并整理成图，经验证，各孔均与设计要求相符，并整理成图。6#煤层采取煤芯段，每回次进尺不得大于取芯管长度
10、的90%，煤芯采取率必须大于75%，并保证煤芯完整、无污染。经验证各孔与设计要求相符，采取率为80100%，平均91%。综上，本次西区南部共施工9个钻孔，均满足设计要求，评定为合格2.5.2地质资料编录本次地质资料编录严格按勘查设计和矿井地质规程要求进行。各钻孔的原始记录和数据编录齐全、准确、真实可靠，并进行了原始资料检查审核工作。经校对已施工的西1-1至西1-9号钻孔编录资料均能满足本次工作要求。2.5.3钻探成果与井巷工期程揭露验证西2602工作面西部施工有西1-1、西1-2、西1-3号孔，钻孔揭露煤厚分别为0.30（0.20）0.50m、0.78m、0.80m1。经验证实际揭露钻孔相邻点
11、煤厚分别为0.20（0.15）0.55m、1.05m、0.90m，煤厚实际误差均在10%内，由此可见钻孔采集的煤厚、结构等资料是真实、可靠的，其勘查成果可作为矿井生产设计依据。3煤层对比分析3.1煤层变化与预测椐本次西区南部施工的西1-1至西1-9号9个钻孔1和原地勘孔及西2602工作面巷道揭露煤厚点分析。按公司确定的采高1.2m内，煤厚0.6m（满足矿现阶段原煤灰分指标不超限）的原则，西区南部6#煤层从西2602回风巷切割巷交点以东225m至330m开始由西向东南方向形成了一个面积约12.15万平方米的似“漏斗型”影响条带。该条带在西2602工作面影响宽度约为6075m斜联贯工作面中部，影响
12、条带在东部变宽，（西区6#煤层轨道巷附近），最宽处为500m，影响西2602、西2604、西2606、西2608工作面东部区域，并与横贯井田中西的6#煤层薄化带成为一个整体。除此薄化带之外，其它区域经分析预测6#煤层厚度均达到可采规定，可以布置工作面开采。其中西2602、西2604、西2606、西2608工作面大部可采，西2610工作面全部可采。3.3与原地勘报告对比分析西区生产补充勘查查明了6#煤层薄化影响范围，现控制的薄化影响条带与原地勘报告推断的西区6#煤层结构有一定的出入（原地勘报告推断的西区南部6#煤层全区可采，煤层结构简单），经分析造成这一误差的原因有：本井田是以主采煤层8#煤层作
13、为主要勘探对象，按勘探规范其布孔线距与钻孔密度是能满足8#煤层赋存状况需要的。相对不稳定的6#煤层原有的勘探布孔密度不能控制6#煤层局部变化情况，造成6#煤层厚度及结构在该区域失控。井下前期实际揭露煤厚点非常巧合地都表现为其厚度均在可采范围之内，对工作面后期进入造成一种煤层厚度、结构均正常的假象2。通过本次生产补充勘查和井巷工程揭露，弥补了原勘探报告的不足，为西区6#煤层下一步开采提供了地质技术依据。3.4储量估算鉴于西区南部煤层为缓倾斜煤层，煤层倾角为8，煤层储量按设计的工作面采高计算。扣除煤层薄化影响区域后，W2602至W2610工作面面积为59.55万平方米，煤层平均厚度0.70.8m，
14、资源储量类别为2S11，储量估算量为78.5万吨，可作为设计依据1。4结论4.1西2602及邻近工作面6#煤层可采性分析本次在西区南部施工9个钻孔和原施工的钻孔及巷道收集的煤厚点控制揭露的6#煤层由西往东形成一个似“漏斗形”1影响条带与原地勘报告提供的西区6#煤层的结构有一定的出入，但其影响条带仅占西区南部6#煤层面积的15.2%。通过煤矿井下地质取芯钻探，控制了影响条带的展布方向和影响范围，探明了西2602、西2604工作面，控制了西2606、西2608和西2610工作面可采区域内的煤厚变化，西区南部6#煤层大部区域厚度均在0.80m以上，可进行布置开采。另西2606、西2608和西2610
15、工作面底部瓦斯巷抽放系统布置出来后，可布孔进一步证实其推断的可靠性。4.2经济评价在煤矿井下地质取芯钻探技术未成功应用之前，要达到同样的目的，只有通过钻机从地表钻孔，每个地表钻孔要钻进600800m才能达到目的层，且钻孔工期长、成本高、不易达到实际需要的控制点数，矿井原有的井下钻探技术无法采取岩（煤）芯，仅凭地质人员根据经验判断煤厚及结构是不可靠的。而煤矿井下地质取芯钻探技术成功应用之后，直接利用抽放钻机在瓦斯巷由下向上穿过8#煤层直接钻达6#煤层，可采取岩（煤）芯，单孔最大深度各77.3m，而且每个孔的花费不到1万元的经济效益是相当可观的（与达到同样效目的的地表钻孔费用比较，其仅占1%左右）
16、。每个孔工期最多为2天，施工时间短，工程量相对较小，容易组织实施，且能满足宏观判定煤层厚度及结构的需要，同时还查明了西区6#煤层赋存状况，为扭转生产被动局面奠定了基础。4.3煤矿井下地质取芯钻探技术的可行性及推广应用的意义4.3.1可行性在无同类技术参考的前提下，经课题组近两个月在地面综合分析研究和井下反复试验，调整设计参数，不断改进设备性能，克服了井下钻孔过松散煤（岩）层的垮孔，目的层位难控制，遇瓦斯压力增大的顶、卡钻，上下钻具难度大等困难后，顺利完成打通一煤矿西区南部9个地质钻孔的钻探任务，成功采取6#煤层及顶、底板岩（煤）芯21回次，采取率平均达91%以上，满足了宏观判定煤层厚度及结构的
17、需要，标志着煤矿井下地质取芯钻探技术应用成功。证实了煤矿井下常规抽放钻机配上经过改制的取芯设备是能够完成井下岩（煤）芯取芯钻探任务的，这项技术在煤矿井下实施是可行的。4.3.2推广应用的意义煤矿井下地质取芯钻探技术在打通一煤矿应用成功，改变了过去井下钻探无法采取岩（煤）芯，仅凭经验判断煤、岩层厚度，资料可靠性不高的被动局面，为矿井井下煤层勘查和地质构造勘查提供了新的地质勘探手段，提高了地质资料的可靠程度，对矿井生产、安全决策都将起到深远的意义。这项技术在煤矿井可根据不同的勘查目的，选择不同的钻探方式，即部分取芯或全程取芯。施工时间短，可操作；工程量相对较小，仅占地表钻孔费用的1%，因此，这是一
18、项费用低，见效快，安全可靠的实用技术，可在公司各矿推广应用，为矿井增产创效、安全生产提供可靠的地质技术支持。4.4煤矿井下地质取芯钻探技术的发展展望本次煤矿井下地质取芯钻探技术的成功实施，在重庆松煤电有限责任公司和打通一煤矿尚属首次，施工期间有重庆一三六地质队专业钻探技术人员现场指导、讲解，解决了施工过程中出现的诸多技术问题。为了今后能在矿井继续开展此项工作，我们对整个取芯钻探设备调试、保养以及工艺流程进行了录像和拍照，并请钻探技术人员对矿钻探人员进行了技术培训。故煤矿井下地质取芯钻探技术是一项技术性较强的工作，必须加强对施工人员和专业技术人员的培养，不断总结经验，为处理矿井类似问题打下坚实基
19、础，由于技术在煤矿是首次应用成功，尚无任何规范参照执行，主管部门应组织相关部门编制一部煤矿井下地质取芯钻探技术操作规程，供井下施工人员学习、执行。综上所述，煤矿井下地质取芯钻探技术是一项技术性较强的新技术，它具有良好的经济和社会效益，因此它具有广泛的推广应用前景。参考文献：1 李吴波，重庆松藻煤电有限责任公司打通一煤矿西区南部6#煤层可采性分析报告M，重庆，重庆一三六地质队，2007，2-52 赵忠宜，重庆松藻煤电有限责任公司打通一煤矿西区、西二区6#煤层生产勘探设计，重庆，重庆松藻煤电有限责任公司打通一煤矿，2007，1-5作者简介：作者姓名:李吴波、出生年：1982年3月6日、技术职称：助工、通讯地址：重庆市渝北区龙溪镇花卉园西一路9号、邮编：401147、电话：13368381632、023-61816793、传真：023-67915184、电子邮箱：cq136lwb_520。-