本發(fā)明涉及煤炭開采，尤其涉及一種復(fù)雜地質(zhì)條件下的煤層賦存探查方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、煤炭是主要的能源之一，在煤炭開采過程中，需要對(duì)煤層的賦存情況進(jìn)行探查，以便確定煤層的位置、厚度、傾角等參數(shù)，為煤炭開采提供依據(jù)。然而，在復(fù)雜地質(zhì)條件下，如煤層埋藏深度大、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、煤層厚度變化大，可能有瓦斯等氣體問題以及鉆井過程中可能遇到困難等復(fù)雜情況，傳統(tǒng)的煤層賦存探查方法存在精度低、效率低、成本高等問題，難以滿足煤炭開采的需求。

2、經(jīng)檢索，cn104809266b公開了一種基于樣條曲線的工作面煤層賦存情況精確預(yù)測(cè)方法，它是以現(xiàn)場(chǎng)工程數(shù)據(jù)的收集為基礎(chǔ)，結(jié)合相應(yīng)的地測(cè)勘探數(shù)據(jù)，建立采煤工作面的三維地質(zhì)信息數(shù)據(jù)庫；基于三維地質(zhì)信息數(shù)據(jù)庫作出地質(zhì)勘探剖面圖；結(jié)合三維地質(zhì)信息數(shù)據(jù)庫、地質(zhì)勘探剖面和頂?shù)装宓雀呔€勘探數(shù)據(jù)，并運(yùn)用solidworks軟件的拉伸、切除、放樣等功能模塊建立工作面三維模型；在采煤工作面三維模型中建立預(yù)測(cè)剖切輔助面，并對(duì)采煤工作面三維模型進(jìn)行剖切，并對(duì)剖切面進(jìn)行煤層、斷層地質(zhì)數(shù)據(jù)精確測(cè)量及標(biāo)注；根據(jù)預(yù)測(cè)剖面進(jìn)行采煤工作面煤層斷層等地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育規(guī)律進(jìn)行分析，用于指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)，并對(duì)生產(chǎn)設(shè)計(jì)調(diào)整與災(zāi)害預(yù)防提供依據(jù)。該方案以理想數(shù)學(xué)地質(zhì)模型為計(jì)劃依據(jù)，缺乏對(duì)復(fù)雜地質(zhì)條件下實(shí)地情況的應(yīng)用能力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、(一)技術(shù)問題

2、基于上述現(xiàn)有技術(shù)，本申請(qǐng)針對(duì)的技術(shù)問題是在復(fù)雜的實(shí)地地質(zhì)環(huán)境下，如何實(shí)現(xiàn)煤層賦存的探查。

3、(二)技術(shù)方案

4、根據(jù)本申請(qǐng)的一種復(fù)雜地質(zhì)條件下的煤層賦存探查方法，其特征在于，包括以下步驟：

5、在擬布置的工作面延煤層走向布置地面定向井，分支孔靶點(diǎn)間距布置原則為不大于300m。

6、分支鉆孔分多批實(shí)施，第一批先進(jìn)行主孔施工，了解地層、構(gòu)造和煤層煤厚賦存情況，后根據(jù)第一批鉆孔揭露地質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行后續(xù)批次孔的施工。

7、每個(gè)工作面進(jìn)行地質(zhì)錄井，包括巖屑錄井、巖心錄井、鉆時(shí)錄井、鉆井液錄井和簡(jiǎn)易水文觀測(cè)。

8、終孔后，對(duì)裸眼井段進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)測(cè)井，用以劃分地層和判別巖性。標(biāo)準(zhǔn)測(cè)井的深度比例為1:500。

9、鉆孔封閉。

10、進(jìn)一步地，所述地面定向井的鉆孔結(jié)構(gòu)包括探查孔。

11、進(jìn)一步地，所述探查孔的結(jié)構(gòu)為：根據(jù)定向施工要求，選擇二開結(jié)構(gòu)，一開完鉆后下護(hù)壁管；一開直孔段，不同井組孔徑及下入套管規(guī)格不同，水泥固井，隔離松散地層；二開造斜段、穩(wěn)斜段，井徑為φ152mm，裸孔，定向鉆進(jìn)過三煤組40m后開始取芯鉆進(jìn)，取芯鉆至煤厚30m終孔。

12、進(jìn)一步地，所述巖屑錄井的具體要求為：第四系不取砂樣，但必須判定基巖界面；鉆遇上石盒子和石盒子組地層，每2m取1包巖屑樣品；山西組地層，每1m取1包巖屑樣品；煤層之上50m開始，每0.5m取1包巖屑樣品；遲到時(shí)間采用理論計(jì)算法和實(shí)測(cè)法，50米進(jìn)行一次實(shí)測(cè)校正。

13、進(jìn)一步地，所述巖心錄井的具體要求為：開始進(jìn)行巖心錄井前應(yīng)核查鉆進(jìn)工作的工作情況，將巖芯進(jìn)行處理后，進(jìn)行命名和具體描述鑒定，描述的內(nèi)容包括結(jié)構(gòu)、顏色、硬度、成分等信息，做好認(rèn)真地記錄和保存，根據(jù)巖芯的具體情況來判斷地質(zhì)目的層；設(shè)計(jì)定層位取心時(shí)，根據(jù)本井鉆遇的標(biāo)準(zhǔn)層、標(biāo)志層、特殊巖性層，以及巖性組合特征和鉆時(shí)變化情況與鄰井資料進(jìn)行對(duì)比，在取心目的層以上30m內(nèi)確定對(duì)比測(cè)井深度，并根據(jù)測(cè)井資料對(duì)比結(jié)果確定取心深度，在進(jìn)行地層對(duì)比的同時(shí)，根據(jù)鉆時(shí)、氣測(cè)和巖性變化情況，及時(shí)卡準(zhǔn)取心深度；若在目的層段發(fā)現(xiàn)鉆時(shí)變化，應(yīng)立即停鉆進(jìn)行地質(zhì)循環(huán)，觀察鉆井液槽面顯示，了解氣測(cè)錄井資料和鉆井液性能變化情況，做好更換鉆具準(zhǔn)備，發(fā)現(xiàn)目的層應(yīng)及時(shí)取心；設(shè)計(jì)定深度取心時(shí)，按設(shè)計(jì)要求執(zhí)行；取心前卡層時(shí)，要求司鉆送鉆均勻，以防止出現(xiàn)假鉆時(shí)；巖芯采取時(shí)，回次進(jìn)尺長度不得超過巖芯管有效容納長度；采用卡料卡取巖芯時(shí)，應(yīng)根據(jù)巖性及巖芯長度確定卡料規(guī)格及投入數(shù)量，并充分沖孔確?？ㄈ±喂蹋豢ㄈr芯時(shí)，嚴(yán)防干鉆或猛墩鉆具；鉆進(jìn)砂層時(shí)，要采用低轉(zhuǎn)速，小泵量，并限制回次進(jìn)尺時(shí)間和進(jìn)尺長度，或采用無水泵鉆進(jìn)，以確保砂層的巖芯采取率；煤芯采取時(shí)，煤層頂板巖性松軟或破碎時(shí)，要采用雙管鉆進(jìn)；煤層頂板堅(jiān)硬時(shí)，可采用合金或金剛鉆頭鉆進(jìn)；煤層鉆進(jìn)時(shí)，必須使用雙管單動(dòng)取芯器，鉆進(jìn)三大技術(shù)參數(shù)要合理，進(jìn)尺均勻，使煤芯能自然順利進(jìn)入容納管；取出煤芯后，應(yīng)按原狀順序擺放，妥善保管；取芯率60％以上。

14、進(jìn)一步地，所述鉆時(shí)錄井的具體要求為：自二開至井底，每1m記錄1個(gè)鉆時(shí)點(diǎn)；目的煤層之上50m開始為0.5m記錄1個(gè)鉆時(shí)點(diǎn)；隨時(shí)記錄鉆時(shí)突變點(diǎn)；鉆井參數(shù)保持相對(duì)穩(wěn)定，并記錄造成假鉆時(shí)的非地質(zhì)因素；經(jīng)常校對(duì)鉆具長度及井深，起鉆前必須校對(duì)井深，井深誤差不得超過0.1m；全井漏取鉆時(shí)點(diǎn)數(shù)不超過全井鉆時(shí)總點(diǎn)數(shù)的1％，煤層段鉆時(shí)不得漏取。

15、本申請(qǐng)還公開了一種復(fù)雜地質(zhì)條件下的煤層賦存探查系統(tǒng)，應(yīng)用所述的復(fù)雜地質(zhì)條件下的煤層賦存探查方法，其特征在于，包括布置在擬布置工作面的地面定向井，所述地面定向井包括多個(gè)孔組，每個(gè)孔組包括直井和定向分支。

16、進(jìn)一步地，所述地面定向井施工完從式定向探查孔后，部分孔組可施工為水平采動(dòng)井。

17、(三)有益效果

18、本方案實(shí)現(xiàn)了在復(fù)雜地質(zhì)條件下的多項(xiàng)探查有益效果，包括準(zhǔn)確探查煤層賦存情況，全面了解地層和構(gòu)造，及時(shí)應(yīng)對(duì)地質(zhì)變化，保障施工安全，有效處理瓦斯等問題，以及為后續(xù)工作提供可靠的數(shù)據(jù)支持。通過合理的布孔、分支鉆孔實(shí)施、詳細(xì)的地質(zhì)錄井和鉆孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等措施，能夠獲取準(zhǔn)確的地質(zhì)信息，應(yīng)對(duì)各種地質(zhì)挑戰(zhàn)，確保施工安全，并為煤炭開采和地質(zhì)研究提供有力保障。

技術(shù)特征：

1.一種復(fù)雜地質(zhì)條件下的煤層賦存探查方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)雜地質(zhì)條件下的煤層賦存探查方法，其特征在于，所述地面定向井的鉆孔結(jié)構(gòu)包括探查孔。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)雜地質(zhì)條件下的煤層賦存探查方法，其特征在于，所述探查孔的結(jié)構(gòu)為：根據(jù)定向施工要求，選擇二開結(jié)構(gòu)，一開完鉆后下護(hù)壁管；一開直孔段，不同井組孔徑及下入套管規(guī)格不同，水泥固井，隔離松散地層；二開造斜段、穩(wěn)斜段，井徑為φ152mm，裸孔，定向鉆進(jìn)過三煤組40m后開始取芯鉆進(jìn)，取芯鉆至煤厚30m終孔。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)雜地質(zhì)條件下的煤層賦存探查方法，其特征在于，所述巖屑錄井的具體要求為：第四系不取砂樣，但必須判定基巖界面；鉆遇上石盒子和石盒子組地層，每2m取1包巖屑樣品；山西組地層，每1m取1包巖屑樣品；煤層之上50m開始，每0.5m取1包巖屑樣品；遲到時(shí)間采用理論計(jì)算法和實(shí)測(cè)法，50米進(jìn)行一次實(shí)測(cè)校正。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)雜地質(zhì)條件下的煤層賦存探查方法，其特征在于，所述巖心錄井的具體要求為：開始進(jìn)行巖心錄井前應(yīng)核查鉆進(jìn)工作的工作情況，將巖芯進(jìn)行處理后，進(jìn)行命名和具體描述鑒定，描述的內(nèi)容包括結(jié)構(gòu)、顏色、硬度、成分等信息，做好認(rèn)真地記錄和保存，根據(jù)巖芯的具體情況來判斷地質(zhì)目的層；設(shè)計(jì)定層位取心時(shí)，根據(jù)本井鉆遇的標(biāo)準(zhǔn)層、標(biāo)志層、特殊巖性層，以及巖性組合特征和鉆時(shí)變化情況與鄰井資料進(jìn)行對(duì)比，在取心目的層以上30m內(nèi)確定對(duì)比測(cè)井深度，并根據(jù)測(cè)井資料對(duì)比結(jié)果確定取心深度，在進(jìn)行地層對(duì)比的同時(shí)，根據(jù)鉆時(shí)、氣測(cè)和巖性變化情況，及時(shí)卡準(zhǔn)取心深度；若在目的層段發(fā)現(xiàn)鉆時(shí)變化，應(yīng)立即停鉆進(jìn)行地質(zhì)循環(huán)，觀察鉆井液槽面顯示，了解氣測(cè)錄井資料和鉆井液性能變化情況，做好更換鉆具準(zhǔn)備，發(fā)現(xiàn)目的層應(yīng)及時(shí)取心；設(shè)計(jì)定深度取心時(shí)，按設(shè)計(jì)要求執(zhí)行；取心前卡層時(shí)，要求司鉆送鉆均勻，以防止出現(xiàn)假鉆時(shí)；巖芯采取時(shí)，回次進(jìn)尺長度不得超過巖芯管有效容納長度；采用卡料卡取巖芯時(shí)，應(yīng)根據(jù)巖性及巖芯長度確定卡料規(guī)格及投入數(shù)量，并充分沖孔確?？ㄈ±喂蹋豢ㄈr芯時(shí)，嚴(yán)防干鉆或猛墩鉆具；鉆進(jìn)砂層時(shí)，要采用低轉(zhuǎn)速，小泵量，并限制每次進(jìn)尺時(shí)間和進(jìn)尺長度，或采用無水泵鉆進(jìn)，以確保砂層的巖芯采取率；煤芯采取時(shí)，煤層頂板巖性松軟或破碎時(shí)，要采用雙管鉆進(jìn)；煤層頂板堅(jiān)硬時(shí)，可采用合金或金剛鉆頭鉆進(jìn)；煤層鉆進(jìn)時(shí)，必須使用雙管單動(dòng)取芯器，鉆進(jìn)三大技術(shù)參數(shù)要合理，進(jìn)尺均勻，使煤芯能自然順利進(jìn)入容納管；取出煤芯后，應(yīng)按原狀順序擺放，妥善保管；取芯率60％以上。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)雜地質(zhì)條件下的煤層賦存探查方法，其特征在于，所述鉆時(shí)錄井的具體要求為：自二開至井底，每1m記錄1個(gè)鉆時(shí)點(diǎn)；目的煤層之上50m開始為0.5m記錄1個(gè)鉆時(shí)點(diǎn)；隨時(shí)記錄鉆時(shí)突變點(diǎn)；鉆井參數(shù)保持相對(duì)穩(wěn)定，并記錄造成假鉆時(shí)的非地質(zhì)因素；經(jīng)常校對(duì)鉆具長度及井深，起鉆前必須校對(duì)井深，井深誤差不得超過0.1m；全井漏取鉆時(shí)點(diǎn)數(shù)不超過全井鉆時(shí)總點(diǎn)數(shù)的1％，煤層段鉆時(shí)不得漏取。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)雜地質(zhì)條件下的煤層賦存探查方法，其特征在于，所述鉆井液錄井的具體要求為：全井段進(jìn)行鉆井液錄井工作，非煤系井段，每班作一次全套性能測(cè)定；每2小時(shí)測(cè)定一次密度、粘度；煤系井段或非煤系段發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)連續(xù)測(cè)定鉆井液密度、粘度，并加密全套性能的測(cè)定，做好記錄；準(zhǔn)確記錄測(cè)點(diǎn)井深的鉆井液性能資料；處理鉆井液時(shí)，應(yīng)記錄時(shí)間、井深、處理劑名稱及用量，更換鉆井液時(shí)注明類型；若鉆井液中出現(xiàn)氣顯示時(shí)，應(yīng)記錄井深、層位、氣顯示特征等；發(fā)生井涌或井漏時(shí)，應(yīng)記錄井深、層位、鉆頭位置、工作狀態(tài)、井涌或漏起止時(shí)間、涌或漏失量等，如采取處理，則應(yīng)對(duì)其措施進(jìn)行記錄。

8.一種復(fù)雜地質(zhì)條件下的煤層賦存探查系統(tǒng)，應(yīng)用如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的復(fù)雜地質(zhì)條件下的煤層賦存探查方法，其特征在于，包括布置在擬布置工作面的地面定向井，所述地面定向井包括多個(gè)孔組，每個(gè)孔組包括直井和定向分支。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的復(fù)雜地質(zhì)條件下的煤層賦存探查系統(tǒng)，應(yīng)用如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的復(fù)雜地質(zhì)條件下的煤層賦存探查方法，其特征在于，所述地面定向井施工完從式定向探查孔后，部分孔組可施工為水平采動(dòng)井。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)涉及一種復(fù)雜地質(zhì)條件下的煤層賦存探查方法及系統(tǒng)，包括以下步驟：S1在擬布置的工作面延煤層走向布置地面定向井，分支孔靶點(diǎn)間距布置原則為不大于300m；S2分支鉆孔分多批實(shí)施，第一批先進(jìn)行主孔施工，了解地層、構(gòu)造和煤層煤厚賦存情況，后根據(jù)第一批鉆孔揭露地質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行后續(xù)批次孔的施工；S3每個(gè)工作面進(jìn)行地質(zhì)錄井，包括巖屑錄井、巖心錄井、鉆時(shí)錄井、鉆井液錄井和簡(jiǎn)易水文觀測(cè)；S4終孔后，對(duì)裸眼井段進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)測(cè)井，用以劃分地層和判別巖性。標(biāo)準(zhǔn)測(cè)井的深度比例為1:500；S5鉆孔封閉。本申請(qǐng)還涉及一種復(fù)雜地質(zhì)條件下的煤層賦存探查系統(tǒng)。本申請(qǐng)能夠獲取準(zhǔn)確的地質(zhì)信息，確保施工安全，并為煤炭開采和地質(zhì)研究提供有力保障。

技術(shù)研發(fā)人員：袁志堅(jiān),徐軍,郭林強(qiáng),宋林,張龍,王旭東,杜琳瑋,楊德草,張鵬,李丹,路俊,李思遠(yuǎn),賈俊杰,孟維新,吉喆,郭樹仁,王金柱,朱家豪,朱洪欣,趙靖宇,閆晗,李欣陽,馬冉,吉光,劉春寶,張二陽
受保護(hù)的技術(shù)使用者：河南省資源環(huán)境調(diào)查三院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10