定向钻进技术在矿井地质勘探中的应用探究

（湖南省地质矿产勘查开发局四一七队，湖南 常德 415100）

在新时期环境下，随着我国矿井开采行业的快速发展，人们对矿井地质勘探的关注力度不断加强，因此，在实施矿井地质勘探过程中要准确获取矿层的走向，并及时获取矿井地质的构造情况，一旦发现存在断层、采空区以及陷落柱，能够及时进行预防，避免发生矿井安全事故，对此可以充分发挥定向钻进技术的优势和作用，从而准确掌握钻孔轨迹，准确获取地质勘测数据[1]。

1 定向钻进技术概况分析

（1）定向钻进技术工作原理分析。定向钻进技术在应用时涵盖不同部分和设备，其中主要包括工艺设备、测量工具以及特殊的钻孔工具，该技术在地质勘探孔施工中进行应用，同时,相关的工艺设备主要包括下水磁钻杆、孔口计算机、通信电缆、送水器以及定向钻机等，主要应用原理是通过孔底马达的旋转来促使钻头旋转，然后对准施工区域的矿层进行切削，其中钻杆柱在不旋转的情况下，由马达推动钻头进行钻进工作，其中测量工具能够将孔底信息进行有效传输，并通过监控设施对钻孔的痕迹进行有效追踪和检测，待孔底信息传输到控制系统后，通过螺杆来有效控制钻孔的路线，并利用倾角以及方位角度的改变来确保钻孔点与靶点重合，在实际轨迹设计时往往与实际钻孔之间存在相应的误差，因此，从业人员要时刻对钻孔情况进行监视，从而及时调整钻孔的轨迹和位置，确保钻进轨迹依照规范的路线进行工作[2]。

（2）定向钻进轨迹测量及优势分析。第一，定向钻进技术在应用时需要依照斜倾角、方位以及孔深来对三维坐标位置进行计算和确定，从而有效提升钻孔定向测量的精度，在具体计算时主要是将钻孔轴线划分为不同的段落，并依照不同的段落来获取有效的数据，然后叠加不同段落钻孔轴线的测量数据，测量过程要严格控制存在的误差，从而确保钻进工作符合实际的工程需求。第二，首先，随着科学技术的不断创新与发展，定向钻进技术水平得到快速提升，在实际应用时能够通过对钻孔轨迹的控制来确保钻进的效率，同时能够进一步提升地下勘探的安全性，其次，能够准确获取三维坐标，并利用不同分支孔来对某一点的三维坐标进行有效计算，利用重复的测量方式来对不同三维坐标数据进行获取，从而保障整个勘探测量的精度，最后，通过多次测量能够收集大量的三维坐标数据信息，从而确保整个测量精度的进一步提升。

2 定向钻进技术施工方法探究

在实施矿井地质勘探过程中，通过定向钻进技术能够对钻头空间以及钻孔轨迹进行有效控制，尤其是针对底层情况未知的勘探项目，可以通过计算钻孔轨迹来获取钻孔进入的垂直深度和位置，第一，利用勘测仪器来对地质异常区域进行有效勘测，然后将勘测点靶区在工程图上标记出来，并依照相关资料来科学合理设计定向钻孔方案。第二，对地层的变化情况进行有效识别，在定向钻进时可通过返渣对底层下岩性进行及时的观察，并依照轨迹偏差对空间位置进行有效确定。第三，地质勘测工作在实施过程中容易碰到陷落柱、地下断层等区域，同时容易发生采空区地质异样带，导致钻头在行进过程中容易发生卡埋等现象，对此要及时将钻头拔出，并选择地质比较稳定的区域进行钻进工作，从而地质勘测工作提供有效保障。

3 定向钻进技术在矿井地质勘探中的应用

（1）对工作面矿层厚度及走向进行勘测。在地质勘探过程中，通过应用定向钻进技术能够在柱钻孔附近区域设置不同的分支孔，同时能够有效计算矿层底板或者顶板区域的勘测数据，然后将有关数据实施有效转化，最终获取矿层的实际标高，并且能够对标高顺序的排列来有效连接底板以及顶板的具体数据，经过有效计算获取相应的矿层倾角。

最后，对所有获取的勘测数据进行有效的整理、归纳以及分析，从而有效获取矿层钻进的走向以及轨迹。

（2）定向钻进技术在矿井陷落柱勘测应用。在勘探陷落柱过程中能够充分发挥定向钻进技术的优势和作用，首先要将靶点设计在陷落柱多发区域部分，然后实施精准的钻进和勘测，一旦发生卡钻、钻孔返渣岩粒破碎以及钻进速度缓慢等情况，则可以判断该区域为陷落柱。同时，利用钻孔系统能够有效标记陷落柱的坐标，从而将地层中陷落柱的平面分布图有效绘制出来，进而帮助从业人员提供有效的参考数据。

（3）定向钻进技术在采空区中的勘探应用。在勘探采空区过程中首先要对钻孔的靶点进行设计，对靶点间距进行合理化控制，然后通过定向准金技术对靶点进行精确化命中，一旦发生突进、不返水以及卡钻等情况，则能够对区域判定为采空区，同时，在勘探采空区过程中能够对采空区的坐标进行准确确定，从而获取精确的分布图，确保整个施工的稳定性和安全性。例如有的矿井中容易出现不同类型的采空区，导致矿井生产容易受到影响，对此要利用定向钻进技术对采空区的高度以及范围进行确定，从而对靶区进行确定，同时利用分支孔以及定向钻孔来实施进一步的勘探，通过计算不同轨迹参数来对钻场以及采空区位置进行计算，从而有效采空区的准确位置，确保矿井生产的安全性和效率。

（4）定向钻进技术在顺层孔矿层地质勘探的应用。在勘探顺层孔矿层时，能够对矿层顶板的具体起伏状况进行探测和获取，然后实施分支孔的设置，从而以重复施工的方式来进行勘测，从而获取矿层褶皱以及矿层倾角的具体状况，并依照顶板以及矿层底板的勘测数据来获取其他参数。

（5）定向钻进技术在巷道断层勘探的应用。巷道断层勘测主要是对矿层巷道前方距离比较远的区域进行勘探，在实际勘探过程中主要通过长距离定向孔来实施矿层底板或顶板区域的施工，同时对不同的支孔实施有效施工，从而获取相应的坐标数据，基于准确数据将断层分布图以及地质构造图绘制出来，进而帮助从业人员有效开展巷道断层勘探工作。综合来说，在地质勘探过程中通过应用定向钻孔技术能够有效提供参考和指导作用，从而为整个勘探工作提供有效保障。

4 结语

综上所述，定向钻进技术在应用时涵盖不同部分和设备，需要依照斜倾角、方位以及孔深来对三维坐标位置进行计算和确定，从而有效提升钻孔定向测量的精度，在实际应用时能够通过对钻孔轨迹的控制来确保钻进的效率，同时能够进一步提升地下勘探的安全性，保障整个勘探测量的精度，同时利用不同数据连接不同点，从而对整个地质构造空间分分布情况有效绘制出来。在地质勘探过程中，通过应用定向钻进技术能够对标高顺序的排列来有效连接底板以及顶板的具体数据，经过有效计算获取相应的矿层倾角，对所有获取的勘测数据进行有效的整理、归纳以及分析，从而有效获取矿层钻进的走向以及轨迹。