工程地質(zhì)勘察中鉆探技術(shù)的應(yīng)用簡述

孔 健

遼寧省調(diào)兵山市東北煤田地質(zhì)局101勘探隊(duì)

工程地質(zhì)勘察中鉆探技術(shù)的應(yīng)用簡述

孔 健

遼寧省調(diào)兵山市東北煤田地質(zhì)局101勘探隊(duì)

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，我國地質(zhì)找礦鉆探技術(shù)得到了創(chuàng)新與發(fā)展的機(jī)遇，在工程地質(zhì)勘察中，鉆探技術(shù)應(yīng)用變得十分廣泛，對于不同的工程地質(zhì)條件，需要結(jié)合實(shí)際情況選用具體的鉆探方法。對此，本文將對工程地質(zhì)勘察中常見的鉆探技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)探究。

工程地質(zhì);勘察;鉆探技術(shù)

1 工程地質(zhì)勘察工程的概念和特點(diǎn)

1.1 工程地質(zhì)勘察工程的概念

工程地質(zhì)勘察是指通過對于地質(zhì)情況的勘探、調(diào)查、試驗(yàn)從而對于區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)狀況充分了解，為工程的施工打下基礎(chǔ)。在地質(zhì)勘察過程中需要對工程的巖土結(jié)構(gòu)和水體分布情況進(jìn)行詳細(xì)的分析調(diào)查，以便充分了解巖土體的空間分布及變化規(guī)律，便于工程建筑施工時(shí)采取相應(yīng)的措施從而確保工程地基的穩(wěn)定。

1.2 工程地質(zhì)勘察的特點(diǎn)

工程地質(zhì)勘察過程中，相關(guān)的現(xiàn)場勘察人員需要充分考慮到工程的現(xiàn)場地質(zhì)條件。不同的工程有不同的勘探要求，一般的民用建筑在勘探布孔時(shí)會沿著建筑輪廓線進(jìn)行布孔，而水壩等大型建筑在布孔時(shí)往往會沿著建筑的軸線進(jìn)行布孔。在鉆探時(shí)也應(yīng)當(dāng)盡量選擇相對較為簡單的鉆探方法與設(shè)備。鉆探不僅可以了解現(xiàn)場的地質(zhì)條件和地層巖性，還能幫助勘察人員進(jìn)行地層的取樣與實(shí)驗(yàn)。

2 工程地質(zhì)勘查中鉆探技術(shù)的要求

在工程建設(shè)中，地質(zhì)勘察工作是確保工程建設(shè)能夠順利實(shí)施的關(guān)鍵。工程施工建設(shè)對于地質(zhì)鉆探技術(shù)的要求很高，在具體的鉆探施工過程中，需要綜合考慮多個方面，比如巖層提取率必須在80%以上，而夾層的采取率必須在60%以上。對于不同巖層，需要采用不同的鉆探技術(shù)，而且還需要及時(shí)調(diào)節(jié)鉆探速度。另外，在水文地質(zhì)勘察中，為了確保地下水位測試以及水文地質(zhì)試驗(yàn)?zāi)軌蝽樌M(jìn)行，必須綜合考慮水層位置以及水文實(shí)驗(yàn)要求確定鉆進(jìn)位置以及鉆進(jìn)方法。

3 工程地質(zhì)勘探中鉆探技術(shù)的應(yīng)用

近年來，隨著我國工程地質(zhì)勘探技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，鉆探技術(shù)也在不斷創(chuàng)新，目前在工程地質(zhì)勘察中越來越多地應(yīng)用液動潛孔錘鉆探技術(shù)、反循環(huán)鉆探技術(shù)及繩索取芯技術(shù)等。這些技術(shù)的應(yīng)用有效提升了工程地質(zhì)勘探的勘探效率，下面分別對這三種鉆探技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行介紹。

3.1 液動潛孔錘鉆探技術(shù)的應(yīng)用

液動潛孔錘鉆探技術(shù)是在回轉(zhuǎn)鉆探基礎(chǔ)上開發(fā)的，主要用沖洗液驅(qū)動潛孔錘，而當(dāng)液動潛孔錘受到?jīng)_擊時(shí)，能將能量傳送給鉆頭，鉆頭即可擊破巖石，其中主要的工具是施工現(xiàn)場的泥漿泵。該技術(shù)作為回轉(zhuǎn)鉆探技術(shù)的改進(jìn)技術(shù)，在沖擊力及回轉(zhuǎn)力的驅(qū)使下大大提升了設(shè)備的鉆進(jìn)效率，并且最大限度地降低了鉆孔成本。此外，該技術(shù)還能充分利用堅(jiān)硬巖石抗剪強(qiáng)度低的特點(diǎn)，有效解決鉆孔質(zhì)量差和復(fù)雜地形的鉆探問題。總之，為了更好的推動液動潛孔錘鉆探技術(shù)的使用，應(yīng)在延長潛孔錘使用壽命及提升潛孔錘的工作效率方面加強(qiáng)研究和優(yōu)化。

3.2 反循環(huán)鉆探技術(shù)的應(yīng)用

反循環(huán)鉆探技術(shù)是一種應(yīng)用較為廣泛的鉆探技術(shù)，其在實(shí)際的應(yīng)用中根據(jù)循環(huán)介質(zhì)的不同又被分為空氣反循環(huán)鉆探技術(shù)和水力反循環(huán)鉆探技術(shù)。空氣反循環(huán)鉆探技術(shù)在鉆探過程中以空氣作為介質(zhì)來進(jìn)行鉆探，在鉆探過程中通過雙臂鉆桿外管來實(shí)現(xiàn)對于壓縮空氣的傳輸，將其輸送到孔底，壓縮空氣在膨脹后產(chǎn)生較大的沖擊力，驅(qū)動孔底的孔錘對巖石進(jìn)行沖擊，而后鉆桿又將空氣和巖屑帶回地面，實(shí)現(xiàn)對巖屑的檢測化驗(yàn)，具體原理如圖2所示。水力反循環(huán)鉆探技術(shù)是以泥漿或水作為介質(zhì)進(jìn)行轉(zhuǎn)孔的，在轉(zhuǎn)孔時(shí)將水送至孔底驅(qū)動鉆頭，在鉆頭的作用下獲得巖層，而后在鉆桿的作用下轉(zhuǎn)頭內(nèi)的巖芯帶回地面，實(shí)現(xiàn)樣品的鉆探采集。這兩種鉆探方式各有優(yōu)點(diǎn)?？諝夥囱h(huán)鉆探技術(shù)在一些較為干旱、缺水的地區(qū)應(yīng)用較為廣泛，其在鉆探過程中消耗的勞動力較小，鉆探成本較低，但其獲得的巖屑樣本的代表性不強(qiáng)，不能夠準(zhǔn)確反映地層的實(shí)際情況。水力反循環(huán)鉆探技術(shù)能夠較好地反映地層的結(jié)構(gòu)情況，但其在鉆探過程中存在消耗大量的水資源、鉆孔速度較慢、所需時(shí)間長的缺點(diǎn)。

3.3 繩索取芯技術(shù)的應(yīng)用

繩索取芯技術(shù)在鉆探過程中最為顯著的一個特點(diǎn)是不需要使用鉆桿進(jìn)行鉆探，只有在鉆頭出現(xiàn)故障時(shí)才使用鉆桿。繩索取芯技術(shù)在鉆孔過程中最為重要的工具是打撈工具和巖芯管，在鉆探過程中其鉆孔時(shí)間短，鉆孔方便快捷。此外，繩索取芯技術(shù)在鉆孔時(shí)需要的鉆孔深度較低，因此能夠較好地保證獲取巖芯的質(zhì)量。由于該技術(shù)無需經(jīng)常使用鉆桿，升降的頻率較小，因此人工勞動強(qiáng)度較低。目前繩索取芯技術(shù)在我國很多地區(qū)都有著廣泛的應(yīng)用。

3.4 鉆探技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

3.4.1 受控定向及巖心定向鉆探技術(shù)。這兩種技術(shù)方式都是找礦鉆探的有效技術(shù)，尤其是在對深部位置進(jìn)行找礦時(shí)，借助受控定向鉆探方法非常有效。它可以按照方位向深部挖掘資源，提高鉆孔設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，并實(shí)現(xiàn)鉆礦、測量和調(diào)試工作的同步進(jìn)行。

3.4.2 關(guān)鍵技術(shù)分析。綜合利用鉆柱和鉆桿是做好深部鉆探的主要模式，兩者的平衡使用可以保證鉆桿的平衡性。與此同時(shí)，在鉆探技術(shù)的利用過程中還可以對鉆柱實(shí)施潤滑，增加鉆桿的厚度，防止出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象。

3.4.3 鉆探技術(shù)的質(zhì)量控制。在進(jìn)行深部鉆探工作時(shí)有兩個關(guān)鍵的技術(shù)指標(biāo)：孔斜、采取率。對于孔斜，要對其傾斜度加以控制，當(dāng)鉆進(jìn)深度達(dá)到50m時(shí)，也要對鉆孔的方位角和定角加以測量。通常情況下，完整巖層采取率應(yīng)當(dāng)高于80%，對于破碎巖層的采取率也要大于65%。要結(jié)合實(shí)際情況采取相應(yīng)措施提高采取率。

結(jié)束語

總之，隨著社會經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展及改革開放政策的實(shí)施，我國對礦產(chǎn)資源的需求量不斷增多，傳統(tǒng)的找礦鉆探技術(shù)只能基于表層地面進(jìn)行勘探，無法對深部礦產(chǎn)進(jìn)行開采，不利于資源質(zhì)量的保證。對此，我國地質(zhì)找礦工作必須對鉆探技術(shù)進(jìn)行分析，與找礦工作的實(shí)際相結(jié)合，不斷研發(fā)新的技術(shù)。為了實(shí)現(xiàn)找礦的深入開采，還要強(qiáng)化鉆探裝備研究，走自主研究和創(chuàng)新的道路，更好地作用于鉆探，提高找礦工作的效率和水平，做好資源的開采與利用。

[1]冉恒謙，張金昌，謝文衛(wèi)，等.地質(zhì)鉆探技術(shù)與應(yīng)用研究[J].地質(zhì)學(xué)報(bào)，2015(11)：1806-1822.

[2]張佳文，張林霞.我國深部礦產(chǎn)勘查現(xiàn)狀與鉆探技術(shù)進(jìn)步[J].探礦工程(巖土鉆掘工程)，2016(21)：7-11.