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岩心管在煤矿勘探中扮演着至关重要的角色,它能够帮助地质人员深入地下,精准获取岩石样本,进而分析地层结构、岩性、矿物组成等信息,为煤矿的开采计划、矿井设计以及安全措施的制定提供科学依据。以下是岩心管勘探煤矿的详细步骤:
一、岩心管选择
根据勘探目的、预计的岩层情况等因素,挑选合适规格(如直径、长度等)的岩心管。常见的岩心管直径有多种,例如75mm、108mm等,要依据钻孔设计要求选用。岩心管材质通常需具备较高的强度和耐磨性,以适应井下复杂的岩石环境。
二、配套钻具准备
准备好与岩心管相匹配的钻头、钻杆等钻具。钻头类型要根据岩石硬度等特性来确定,如在较软岩石中可选用刮刀钻头,在坚硬岩石中则可能需用金刚石钻头。同时,准备好连接岩心管与钻杆的接头,确保连接牢固且密封良好,防止在钻进过程中出现脱节、漏水等问题。
三、钻机选择与调试
选择适合煤矿井下作业环境的钻机,例如液压钻机等,其应具备合适的钻进能力、扭矩等参数,能满足勘探钻孔的深度和直径要求。在使用前,要对钻机进行全面调试,检查各部件运转是否正常,液压系统有无泄漏,操作手柄是否灵活等。
四、确定钻孔位置
由专业的地质技术人员依据煤矿的地质构造资料、已有的勘探成果以及开采规划等,在井下选定合理的钻孔位置。钻孔位置要准确标记,且要考虑到周边巷道支护情况、通风条件以及对后续开采作业的影响等因素。
五、场地清理与支护加固
对钻孔施工场地进行清理,移除杂物、浮煤等,确保施工空间充足、安全。若钻孔位置周边的巷道或硐室支护存在薄弱环节,要提前进行加固处理,防止在钻进过程中因震动等原因引发冒顶、片帮等事故。
六、安装岩心管与钻头
将选择好的岩心管一端通过接头牢固连接上合适的钻头,然后将其与钻机的钻杆进行连接,连接过程中要用管钳等工具拧紧,保证连接的可靠性。
七、启动钻机开孔
开启钻机,以较低的转速和较小的钻进压力进行开孔操作,使钻头平稳切入岩层,防止因初始钻进速度过快、压力过大导致钻头偏斜或损坏岩心管。在开孔阶段,要密切关注钻进情况,及时调整钻进参数,确保钻孔的垂直度符合要求。
八、参数调整与钻进
开孔达到一定深度(一般几十厘米到一米左右,具体根据实际情况确定)且钻孔稳定后,可适当增加钻进转速和压力,转入正常钻进阶段。钻进参数的调整要依据所钻岩层的硬度、完整性等特性来灵活掌握。
九、岩心采取
随着钻进的推进,岩心会逐渐进入岩心管内。根据岩心管的长度和钻进进度,适时停钻,通过专门的取心装置(如岩心卡簧等)将岩心从岩心管内取出,做好标记并妥善保存,以便后续的地质分析。
十、排渣与冷却
在钻进过程中,钻头切削岩石会产生大量的岩屑,需要通过冲洗介质(如清水、泥浆等)将岩屑及时排出钻孔外,防止岩屑堆积影响钻进效率和钻头寿命。冲洗介质同时还能起到冷却钻头的作用,避免钻头因过热而磨损加剧甚至损坏。
十一、测斜与纠偏
使用测斜仪等仪器定期对钻孔的轨迹进行测量,监测钻孔是否出现偏斜情况。若发现钻孔偏斜超出允许范围,要及时分析原因并采取相应的纠偏措施。
十二、终孔与提钻
当钻进达到预定的勘探深度后,进行终孔操作。逐渐减小钻进压力和转速,缓慢将岩心管和钻具从钻孔内提出。提钻过程要平稳,防止损坏钻孔孔壁。
十三、钻孔清理与封堵
在提钻后,对钻孔进行清理,清除孔内残留的岩屑等杂物,然后使用专门的孔口装置对钻孔进行临时封堵,防止杂物掉入、地下水流入等情况发生。
十四、岩心分析与报告编制
将取出的岩心送至专业的地质实验室进行分析,包括岩石的种类、结构、构造、含煤情况、裂隙发育程度等方面的研究。根据岩心分析结果以及钻孔施工过程中记录的各项数据(如钻进参数、钻孔轨迹、测斜数据等),整理形成完整的勘探报告,为煤矿的后续开采设计、资源储量评估以及地质灾害预测等提供科学依据。
综上所述,岩心管勘探煤矿是一个复杂而精细的过程,需要地质技术人员严格按照操作规程进行作业,以确保勘探结果的准确性和安全性。