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岩心管在煤矿中开采岩心是一个复杂而精细的过程,涉及多个步骤和关键技术。以下是对该过程的详细阐述:
一、前期准备
?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。
?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。
?岩心管及钻具准备?:
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。
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,像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。
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。
?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。
二、开采岩心过程
?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。
?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,这样做是为了使钻头能平稳地切入岩层,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等情况发生。
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。
?参数调整与正常钻进?:
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。但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。
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,并记录每次测斜的数据,绘制钻孔轨迹图。
?岩心采取?:
随着钻进的推进,岩心会逐渐进入岩心管内。同时,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。
常见的取心方法包括卡料卡取法、卡簧卡取法、干钻卡取法和沉淀卡取法等,需根据具体情况选择合适的方法。
三、后续工作
?岩心保存?:
取出的岩心需要及时进行保存,以防止其受到污染或损坏。
保存岩心时,要标注其来源、深度等信息,以便后续的分析和研究。
?钻孔清理与封堵?:
在提钻后,要对钻孔进行清理,清除孔内残留的岩屑等杂物。
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,同时也为后续可能的进一步观测或测试做好准备。
?岩心分析?:
将取出的岩心送至专业的地质实验室,由地质技术人员对岩心进行详细的分析,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。
通过显微镜观察、化学分析等多种手段获取相关地质信息。
?整理勘探报告?:
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。
绘制相应的地质剖面图、煤层分布图等图纸,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,岩心管在煤矿中开采岩心的过程需要精细的操作和严格的质量控制。通过遵循上述步骤,可以确保岩心样本的完整性和准确性,为地质勘探和煤矿勘探提供重要信息。