在煤炭地質(zhì)勘探和研究工作中，通過巖心管鉆取煤層巖心，能夠直觀獲取地下煤層的一手資料，為煤炭資源開發(fā)、地質(zhì)構(gòu)造分析等提供關(guān)鍵依據(jù)。那么，巖心管究竟是如何完成這項(xiàng)重要任務(wù)的呢？接下來就為你詳細(xì)拆解。

    一、前期準(zhǔn)備工作

    （一）設(shè)備與工具選擇

    根據(jù)煤層的埋藏深度、硬度、地質(zhì)條件等因素，選擇合適規(guī)格和類型的巖心管。一般來說，常用的巖心管有單層巖心管和雙層巖心管，雙層巖心管更適合在復(fù)雜地質(zhì)條件或?qū)r心完整性要求較高的情況下使用。同時(shí)，準(zhǔn)備好配套的鉆機(jī)、鉆頭、鉆桿等設(shè)備，以及泥漿泵、測量儀器等輔助工具。例如，在鉆取較軟的煤層巖心時(shí)，可選用金剛石鉆頭，以提高鉆進(jìn)效率和巖心采取率。

    （二）場地勘察與布置

    在鉆探作業(yè)前，需要對鉆探場地進(jìn)行詳細(xì)勘察，了解場地的地形地貌、地下管線分布等情況，確保鉆探作業(yè)的安全。合理布置鉆探設(shè)備，保證鉆機(jī)的穩(wěn)固性，避免在鉆進(jìn)過程中因設(shè)備晃動影響巖心的質(zhì)量。同時(shí)，搭建好泥漿循環(huán)系統(tǒng)，用于冷卻鉆頭、攜帶巖屑以及維護(hù)孔壁穩(wěn)定。

    （三）人員培訓(xùn)與安全措施落實(shí)

    參與鉆探作業(yè)的人員需經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)，熟悉巖心管鉆取的操作流程和安全規(guī)范。在作業(yè)前，明確各人員的職責(zé)分工，并落實(shí)好各項(xiàng)安全措施，如佩戴安全帽、防護(hù)手套等個人防護(hù)裝備，設(shè)置警示標(biāo)識，防止無關(guān)人員進(jìn)入鉆探區(qū)域。

    二、鉆進(jìn)過程

    （一）開孔與鉆進(jìn)

    將巖心管連接到鉆桿上，通過鉆機(jī)將其下放至鉆孔位置。先進(jìn)行開孔作業(yè)，采用較低的轉(zhuǎn)速和鉆壓，緩慢鉆進(jìn)，確保開孔的垂直度和穩(wěn)定性。當(dāng)開孔達(dá)到一定深度后，逐漸提高鉆進(jìn)速度和鉆壓，進(jìn)入正常鉆進(jìn)階段。在鉆進(jìn)過程中，要時(shí)刻關(guān)注鉆機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，如轉(zhuǎn)速、鉆壓、扭矩等，根據(jù)煤層的變化及時(shí)調(diào)整鉆進(jìn)參數(shù)。例如，遇到煤層硬度變化較大的情況，適當(dāng)降低鉆壓，避免鉆頭損壞或巖心破碎。

    （二）泥漿循環(huán)

    利用泥漿泵將調(diào)制好的泥漿注入鉆桿，泥漿沿著鉆桿與巖心管之間的環(huán)狀空間向下流動，到達(dá)鉆頭部位后，對鉆頭進(jìn)行冷卻和潤滑，同時(shí)將鉆進(jìn)過程中產(chǎn)生的巖屑攜帶至地面。泥漿的性能對鉆進(jìn)效率和巖心質(zhì)量有著重要影響，需要根據(jù)不同的地質(zhì)條件調(diào)整泥漿的密度、黏度、失水率等參數(shù)。比如，在易坍塌的煤層中鉆進(jìn)時(shí)，適當(dāng)提高泥漿的黏度和密度，增強(qiáng)孔壁的穩(wěn)定性。

    （三）巖心進(jìn)入巖心管

    隨著鉆頭的不斷鉆進(jìn)，破碎的煤層巖心逐漸進(jìn)入巖心管內(nèi)。雙層巖心管的內(nèi)管與外管之間有一定的間隙，內(nèi)管用于容納巖心，外管則起到保護(hù)和鉆進(jìn)的作用。在鉆進(jìn)過程中，巖心在鉆頭的切削下進(jìn)入內(nèi)管，由于內(nèi)管的阻擋，巖心不會被泥漿沖走，從而保證了巖心的完整性。而單層巖心管則主要依靠巖心堵塞或采用卡心裝置來留住巖心。

    三、取心與巖心處理

    （一）取心操作

    當(dāng)鉆進(jìn)到預(yù)定深度或認(rèn)為巖心已裝滿巖心管時(shí)，需要進(jìn)行取心操作。首先，停止鉆進(jìn)，將鉆具緩慢提升至地面。在提升過程中，要注意保持鉆具的平穩(wěn)，避免巖心在巖心管內(nèi)晃動、破碎。對于雙層巖心管，可通過專用的取心工具將內(nèi)管中的巖心取出；對于單層巖心管，通常采用機(jī)械或液壓方式將巖心從管內(nèi)推出。

    （二）巖心整理與描述

    取出的巖心需要進(jìn)行仔細(xì)的整理和描述。按照巖心的上下順序擺放整齊，測量巖心的長度、直徑等參數(shù)，并記錄鉆進(jìn)過程中的相關(guān)數(shù)據(jù)，如鉆進(jìn)時(shí)間、鉆進(jìn)深度、遇到的地質(zhì)現(xiàn)象等。同時(shí)，對巖心的顏色、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、煤質(zhì)特征等進(jìn)行詳細(xì)觀察和描述，為后續(xù)的地質(zhì)分析提供基礎(chǔ)資料。

    （三）巖心保存

    為了便于后續(xù)的研究和分析，整理好的巖心需要進(jìn)行妥善保存。通常將巖心放入專門的巖心箱中，做好標(biāo)識，注明巖心的編號、鉆孔名稱、深度范圍等信息，并放置在干燥、通風(fēng)的環(huán)境中，防止巖心受潮、氧化等因素影響其質(zhì)量。

    四、關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)與注意事項(xiàng)

    （一）提高巖心采取率

    巖心采取率是衡量鉆取巖心質(zhì)量的重要指標(biāo)，為了提高巖心采取率，在鉆進(jìn)過程中要選擇合適的鉆頭類型和鉆進(jìn)參數(shù)，避免鉆頭對巖心的過度破壞。同時(shí)，合理控制泥漿的性能，防止泥漿對巖心的沖刷和侵蝕。此外，在取心操作時(shí)要小心謹(jǐn)慎，確保巖心能夠完整地從巖心管中取出。

    （二）防止孔壁坍塌

    煤層地質(zhì)條件復(fù)雜，容易出現(xiàn)孔壁坍塌的情況。在鉆進(jìn)過程中，要根據(jù)地質(zhì)情況及時(shí)調(diào)整泥漿的性能，提高泥漿的護(hù)壁能力。同時(shí)，避免長時(shí)間停鉆，防止孔內(nèi)泥漿沉淀導(dǎo)致孔壁失穩(wěn)。如果發(fā)現(xiàn)孔壁有坍塌跡象，應(yīng)立即采取措施進(jìn)行處理，如加大泥漿密度、注入護(hù)壁劑等。

    （三）安全操作

    鉆探作業(yè)屬于高危行業(yè)，在整個過程中必須嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)程。定期檢查設(shè)備的運(yùn)行狀況，確保設(shè)備的安全性和可靠性。在進(jìn)行高空作業(yè)或搬運(yùn)重型設(shè)備時(shí)，要做好相應(yīng)的安全防護(hù)措施，防止發(fā)生人員傷亡事故。

    巖心管鉆取煤層巖心是一項(xiàng)技術(shù)要求高、操作復(fù)雜的工作，需要綜合考慮地質(zhì)條件、設(shè)備性能、人員操作等多方面因素。通過規(guī)范的操作流程和科學(xué)的技術(shù)手段，才能獲取高質(zhì)量的煤層巖心，為煤炭資源的勘探和開發(fā)提供有力支持。如果你還想了解巖心管在其他方面的應(yīng)用或相關(guān)技術(shù)知識，歡迎隨時(shí)和我交流。