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

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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４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６#煤层为局部可采煤层，７#煤层为大部可采煤层，８#煤层为全区可采煤层。根据矿井瓦斯鉴定资料，６#煤层瓦斯含量低，为不突出煤层；７#和８#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、面积万平方米，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５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６#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，并有向南西方向延伸扩大的趋势，故查清６#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７#和８#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６#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６#煤层的生产补充勘查，提高其控制程度，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。 ２井下钻探工作 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）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６#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。

前期准备工作

2007年3月10日重庆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ZYG－150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。 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，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1～2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2～3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2～3个小班就能施工完成。 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。 钻探工程质量评述 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：

⑴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。 ⑵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。