坑道钻探

坑道钻探，将地面钻探技术应用在坑道内进行的钻探作业。其主要目的有：①探明围岩的构造;②揭示矿体的产状;③在采矿坑道超前探测地下水和瓦斯等险情；④发现盲矿体；⑤代替某些勘探坑道或指导坑道掘进方向等。1

主要任务在煤炭工业中，其主要任务是，①在补充勘探或超前探查中，进一步查明待开采煤层的赋存状态或掘进工作面前方的地质构造，为开采和掘进设计提供更为详实的地质资料;②用以排除隐患，防治灾害，为煤矿安全生产服务，包括瓦斯抽放、探放水、煤层注水降尘、难冒落顶板注水软化、探查火区及注水灭火等;③其它一些工程钻孔施工。在用于勘探目的时，坑道钻探与巷探比较，具有成本低、速度快，而且不影响后期采掘工作等优点，但取得的信息量不如巷探丰富。在条件许可时，应尽量用钻探代替巷探。用坑道钻探代替地面钻探，对矿井深部进行勘探，可以避开地表覆盖层和浅部采空区，既节省钻探工程量，又可简化钻探工艺，加快工作进度，降低成本。

发展中国从20世纪50年代起就开始采用坑道钻探，并在云南省个旧锡矿区取得良好效益，随后设计生产了KD-100型坑道钻机，并从国外引进了JKS-25、泰美克-250等型号的坑道钻机。到80年代中国地质、煤炭、有色金属等系统设计生产的DK型、MK型和钻石型坑道钻机都逐渐形成了系列，其钻深能力分别有50米、75米、100米、150米、300米和600米等，并且已广泛在全国矿山使用。

坑道钻探除能获得可靠的地质资料和地下水及瓦斯等资料外，与采用开掘坑道相比，勘探速度快几倍到几十倍，勘探成本相应大幅度下降。这项钻探技术已发展成为矿产勘探和采掘过程中不可缺少的方法之一。

特点坑道钻探特点有：①地下坑道空间小，常需要开拓钻窝，为减小钻窝开拓费用，宜采用体积小、机械化和自动化程度高的钻探设备，并采用绳索取心或水力反循环取心钻探工艺；②坑道内要钻各种不同方位和倾角的钻孔，钻机要能钻任意角度的钻孔（见图坑道钻探一开孔就在基岩内钻进，钻孔结构简单，钻孔口径较小，常用两种孔径，地质找矿勘探常用46毫米和59毫米两种孔径，煤田坑道钻探孔径稍大，常用75毫米和91毫米两种孔径；④坑道钻探受工作环境限制，钻机的动力只适宜用电力液压马达或压缩空气驱动，所有装备都要有防水、防潮、防火、防爆及漏电保护等设施。

钻进方法在钻进方法上，除勘探钻孔需采取岩心外，通常都采用无岩心钻进，钻孔结构也较简单。回转钻进是普遍采用的方法，只有在硬岩中进行无岩心钻进且对钻进速度要求较高时，才采用风动冲击钻进。因为含煤岩系中软及中硬岩石居多，所以硬质合金钻进应用最广。在硬岩中进行取心钻进或绳索取心钻进时，多用金刚石钻进。近年来，复合片钻头也开始应用于煤矿井下，个别矿井还用镶齿牙轮钻头在硬岩中进行大口径无岩心钻进。除了应用地面钻探中的成熟技术之外，在坑道钻探中还发展了水平钻和煤层钻。

水平钻和煤层钻都属于受控定向钻进 ，但是水平钻要使钻孔轨迹维持近似水平，既可穿过煤层也可穿过围岩，而煤层钻则要使钻孔在煤层中延深，为此钻孔轨迹要按煤层的起伏变化而弯曲。它们都是随着综合机械化采煤技术的推广，要求对地质构造的探测精度不断提高;为更有效地进行瓦斯抽放，要求钻进较深的沿煤层钻孔等技术需求的出现而发展起来的。在国外，从20世纪70年代初开始研究，至70年代末已基本成熟，80年代得到推广应用和进一步完善。中国从20世纪70年代末开始作技术上的准备，80年代末正式列项，将煤层钻与地质预测、物探等手段结合起来，开始综采煤层地质条件综合探测技术的试验研究。

一般来说，这两种定向钻进方法的技术关键都是，①用精度高、性能可靠的钻孔测斜仪在钻进过程中经常对钻孔的倾角和方位角进行测量，及时掌握钻孔轨迹的变化;②随时将钻孔实际轨迹与设计轨迹相比较，同时参照岩心或岩屑的变化，判断钻孔偏斜的方向和大小，然后采取相应的纠斜措施，改变钻孔方向，使之回到设计轨迹上或煤层中。

造斜工具用于定向钻进的人工造斜工具种类较多，但在水平钻和煤层钻中应用效果较好的是采用稳定组合钻具或螺杆钻具配以造斜件。用稳定组合钻具进行定向钻进(见稳定器)的优点是，在正常钻进的同时进行造斜，其工效高、成本低;其缺点是，造斜效果在很大程度上取决于施工人员的经验，并且对钻孔方位(水平偏差)的控制能力较差。用螺杆钻具配以造斜件进行定向钻进，可提高造斜的可靠性，并且对钻孔倾角和方位角都能进行有效的控制。但是，螺杆钻具价格高，使用寿命短，增高了钻探成本，只宜短时使用。在生产中，通常将两种方法相结合，以获取较好的技术经济效果。2

本词条内容贡献者为:

杨刚 - 教授 - 西南大学