地質(zhì)鉆探技術(shù)的應(yīng)用與探討

摘#8195;要隨著我國地質(zhì)勘察、探礦和建設(shè)事業(yè)的快速發(fā)展，鉆探技術(shù)與工藝裝備都有了長足的進步，涉及領(lǐng)域廣泛，有些已經(jīng)達到國際先進水平。但目前對于鉆探技術(shù)的選擇存在一定理解上的誤區(qū)，本文通過對目前比較成熟的鉆探技術(shù)方法詳細介紹，對各自的工作原理進行了分析，探討了各種鉆探技術(shù)的優(yōu)缺點和適用范圍，為科學(xué)合理的選擇鉆探技術(shù)，提高鉆探作業(yè)效率提供幫助。

關(guān)鍵詞地質(zhì)鉆探；技術(shù)特點；應(yīng)用分析

中圖分類號P6文獻標識碼A文章編號1673-9671-(2012)041-0182-02

我國是一個礦產(chǎn)資源十分豐富的國家，資源種類齊全、蘊藏量豐富，但是探礦、鉆探技術(shù)發(fā)展較晚，與國外先進國家相比還有很大差距。但是隨著國家不斷建設(shè)發(fā)展，對礦產(chǎn)資源的需求量不斷增加，鉆探技術(shù)伴隨著地質(zhì)探礦、勘察事業(yè)的發(fā)展而不斷進步。目前我國鉆探技術(shù)已經(jīng)邁入世界先進水平行列，具體表現(xiàn)在廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域、工藝技術(shù)以及裝備方面，加上我國巖土、地質(zhì)勘察行業(yè)的蓬勃發(fā)展也從側(cè)面反映了我國地質(zhì)鉆探技術(shù)水平的提高。不同的鉆探技術(shù)領(lǐng)域有著針對性的技術(shù)、工藝和裝備，本文詳細介紹了目前較為成熟的地質(zhì)鉆探技術(shù)，對各自的優(yōu)缺點和適用范圍進行了詳細的分析研究，為地質(zhì)鉆探的合理選擇提供參考。

1地質(zhì)鉆探技術(shù)分析

地質(zhì)鉆探技術(shù)是向地下鉆孔破碎孔底巖石的方法及鉆進工藝的總稱，它是一種獲取地下實物資料、驗證地下巖土層材料信息、計算儲量、評估礦石品位的重要技術(shù)手段。不同的鉆探目的要求不同的技術(shù)裝備和工藝。我國鉆探技術(shù)和裝備水平得到飛速發(fā)展，大量的人力物力資金的投入，使得我國鉆探技術(shù)有了一定的技術(shù)體系，繩索取心鉆探技術(shù)、液動潛孔錘鉆探技術(shù)、反循環(huán)鉆探技術(shù)、組合鉆探工藝、定向?qū)泳夹g(shù)、新型節(jié)水鉆探工藝以及新型沖洗液技術(shù)得到了進一步的完善和發(fā)展。

1.1繩索取心鉆探技術(shù)

繩索取心是一種不需要提取鉆桿而將巖心取出的鉆探技術(shù)，只是當(dāng)鉆頭出現(xiàn)問題需要檢查或更換的情況下才提升鉆桿。核心部分就是當(dāng)巖心管內(nèi)裝滿了巖礦心時，或者發(fā)生阻塞時，借助專門的打撈提升工具，在鉆桿內(nèi)部就將巖礦心提取出來，而不需要把鉆桿柱都提升出來。

1.2液動潛孔錘鉆探技術(shù)

我國是該技術(shù)研究和應(yīng)用方面做的最好的國家之一，液動潛孔錘鉆探是建立在回轉(zhuǎn)鉆探的基礎(chǔ)上，利用沖洗液驅(qū)動液動潛孔錘，液動潛孔錘再將受到的具有一定沖擊力的能量傳遞給鉆頭，鉆頭來破巖。其中沖洗液是由現(xiàn)場配套的泥漿泵進行配送，液動潛孔錘在鉆桿和鉆頭之間，隨鉆頭的深入而潛入，對鉆頭不斷實踐有節(jié)奏的沖擊負荷。

1.3反循環(huán)鉆探技術(shù)

該方法分為空氣反循環(huán)和水力反循環(huán)兩種，不同之處在于循環(huán)介質(zhì)的不同?？諝夥囱h(huán)是以壓縮空氣作為循環(huán)介質(zhì)，通過雙壁鉆桿的外管將壓縮空氣送至孔底，空氣膨脹提供沖擊力驅(qū)動孔底潛孔錘作用在巖石上，而空氣作用后經(jīng)過雙壁鉆桿的中心通道返回地表，同時還夾帶著巖屑，以此巖屑作為地質(zhì)鉆探取樣的樣本進行化驗分析。

水力反循環(huán)連續(xù)取心鉆探技術(shù)是以清水或泥漿作為循環(huán)介質(zhì)，循環(huán)方式和空氣反循環(huán)一致，也是利用雙壁鉆桿將液體介質(zhì)經(jīng)管環(huán)隙輸送到孔底，取心鉆頭得到的是柱狀巖心，將其經(jīng)內(nèi)管中心通道攜帶至地表。

1.4組合鉆探工藝

顧名思義，組合鉆探技術(shù)就是將繩索取心鉆探技術(shù)和反循環(huán)連續(xù)取心、取樣技術(shù)的優(yōu)勢充分結(jié)合起來的一種綜合地質(zhì)鉆探方法，融合了各種鉆探技術(shù)的優(yōu)點，揚長避短。

2地質(zhì)鉆探技術(shù)優(yōu)缺點及適用性分析

2.1繩索取心鉆探技術(shù)

1）優(yōu)缺點分析。該技術(shù)是目前使用比例最高的一種鉆探技術(shù)，取心質(zhì)量高、鉆進深度低。它能夠提高鉆探的效率，減少鉆具的在升降過程中的輔助時間，增加純鉆進時間；出現(xiàn)堵塞問題時，可以隨時打撈，為減少了鉆桿工具與礦心的磨損，減少了礦石的脫落，取心率較高；減少了頻繁的升降、卸鉆頭帶來的磨損，延長鉆頭的使用時間；不用頻繁的提升鉆桿，減少了工作人員的勞動強度；頻繁的提升也會帶來能量燃料上的消耗，以及沖洗液對孔壁的沖擊，這種鉆探技術(shù)就是減少提升次數(shù)來降低能耗，保護孔內(nèi)安全。

2）適用情況。該鉆探技術(shù)優(yōu)點多，適用范圍也比較廣泛，基本上涵蓋了各個專業(yè)領(lǐng)域：工程地質(zhì)鉆探、固體礦產(chǎn)鉆探、石油天然氣鉆探、水域鉆探、坑道鉆探、冰層、地?zé)徙@探、科學(xué)深孔鉆探等。相信隨著地質(zhì)勘探事業(yè)的發(fā)展，該鉆探技術(shù)的將不斷伸入到各個領(lǐng)域。

2.2液動潛孔錘鉆探技術(shù)

1）優(yōu)缺點。液動潛孔錘鉆探是對常規(guī)回轉(zhuǎn)鉆探的革新，在沖擊和回轉(zhuǎn)力的共同作用下，能夠大幅提高硬巖的鉆進效率，減輕了井孔的傾斜度，降低打孔成本。其最大的優(yōu)勢就是較好地利用了堅硬巖石的脆性大、抗剪強度低的特點，堅硬巖石、復(fù)雜地層的鉆探、鉆孔質(zhì)量差的問題都可以通過利用該鉆探技術(shù)來解決。

2）適用情況分析。該鉆探技術(shù)適用于堅硬巖層、脆性較大的地層的地質(zhì)鉆探，使用時由于是高頻振動，設(shè)備的緊固需要注意，液壓泥漿的質(zhì)量好壞決定液動錘的磨損大小，影響使用壽命，泥漿要潤滑性好、含砂量低、粘稠度低。從小口徑的巖心鉆探正在向水文水井、錨固施工、水下爆破等領(lǐng)域發(fā)展。其不足和有待發(fā)展之處就是在高強工作條件下的潛孔錘的使用壽命、工作性能與牙輪鉆頭的合理匹配等方面。目前該液動錘已廣泛應(yīng)用與地質(zhì)、石油、化工、金屬礦山、水電建材等領(lǐng)域。

2.3反循環(huán)鉆探技術(shù)

1）優(yōu)缺點。空氣反循環(huán)鉆探取樣這種方法的鉆探效率高、成本低廉、勞動強度低、判斷巖層變化及時、適合干旱缺水地區(qū)鉆探等優(yōu)點，但是巖樣的確定以巖屑為評判標準就顯得不是很合理，不能夠真實反映地層的結(jié)構(gòu)和存在的一些構(gòu)造缺陷，在某些對這樣地質(zhì)鉆探要求的情況下還不能滿足。

水力反循環(huán)的取心鉆探技術(shù)由于是取到較為完整的巖塊，取心質(zhì)量好，對巖層的判斷準確、時間利用率高、勞動強度低。但是其效率和鉆進速度沒有空氣反循環(huán)連續(xù)取樣的方法高，耗能也比較大。

2）適用情況。反循環(huán)鉆探技術(shù)適用于地質(zhì)勘探取樣工程，除此之外還可用于水文水井的勘察與施工、松軟易塌陷地層中的爆破孔成孔以及復(fù)雜地層中的注漿、錨固施工，這些適用工程都是充分利用雙壁鉆桿的隔空性能，來判斷孔底情況、提高裝藥率和順利成孔。

大層次范圍上講，該技術(shù)在固體礦產(chǎn)勘探中適用外，還在石油物探爆破、工程地質(zhì)施工、地質(zhì)災(zāi)害治理等領(lǐng)域特別干旱地區(qū)的鉆探施工有著廣泛的應(yīng)用前景。

2.4組合鉆探工藝

1）優(yōu)缺點。該技術(shù)是研發(fā)融合空氣反循環(huán)、水力反循環(huán)和繩索取心三種鉆探技術(shù)優(yōu)點的雙壁鉆桿、鉆具和相應(yīng)的施工方法、施工工藝。它能夠根據(jù)地質(zhì)鉆探要求、地層情況，簡單的組合，充分發(fā)揮各種鉆探技術(shù)的優(yōu)勢，提高綜合鉆探效率，降低成本，減少不必要的額外勞動。

2）適用情況。組合鉆探工藝的適用范圍、條件情況融合了三種技術(shù)的條件范圍，其中的空氣反循環(huán)連續(xù)取樣鉆探技術(shù)適合干旱缺水或無水區(qū)、取心困難的復(fù)雜地層的地質(zhì)勘探、取樣鉆探施工。水力反循環(huán)適用于完整巖層的鉆探施工。對于更深地層的取樣工程，繩索取心鉆探技術(shù)可以滿足地質(zhì)取樣的要求。

3其他工藝技術(shù)

除了上述四種較廣泛成熟的技術(shù)工藝以外，還有一些新工藝、新材料、新材料的研究和應(yīng)用。新型節(jié)水鉆探工藝是專門針對干旱地區(qū)、淺部地區(qū)無水而深部有水的地區(qū)，研究的節(jié)水鉆探技術(shù)。 在新鉆頭研發(fā)方面，采用超聲波電鍍技術(shù)制造金剛石鉆頭的新方法，生產(chǎn)效率得到提高、鉆頭的壽命也得到了提高，鉆進速度比普通電鍍鉆頭提高20%以上。沖洗液在繩索取心雙壁鉆桿內(nèi)壁結(jié)垢的嚴重問題也隨著新型沖洗液處理劑的研發(fā)得到解決，能夠有效的保護鉆具、提高其使用壽命。新的泥漿材料、泥漿體系也廣泛應(yīng)用于地質(zhì)探礦、水資源鉆探等領(lǐng)域。

4結(jié)束語

地質(zhì)鉆探技術(shù)是一門復(fù)雜、繁瑣的工藝，涉及領(lǐng)域廣泛。在日趨緊張的資源開采情況下，我國地質(zhì)鉆探技術(shù)的發(fā)展給資源開發(fā)、緩解資源緊張帶來的壓力提供了幫助。地質(zhì)鉆探技術(shù)新工藝的研發(fā)和不斷完善的技術(shù)體系，是經(jīng)濟發(fā)展的重要組成部分。大力發(fā)展地質(zhì)鉆探技術(shù)，相關(guān)專業(yè)人員要在不斷的鉆探工作中積累經(jīng)驗教訓(xùn)，從矛盾中得到解決問題的辦法和思路，為提高地質(zhì)鉆探技術(shù)和研發(fā)新技術(shù)材料提供幫助。

參考文獻

[1]潘沛.我國地質(zhì)找礦鉆探技術(shù)應(yīng)用與措施分析[J].建筑建材裝飾，2008，8.

[2]張金昌.地質(zhì)巖心鉆探技術(shù)及其在資源勘探中的應(yīng)用[J].探礦工程(巖土鉆掘工程)，2009，36(8):1-6.

[3]張永勤.反循環(huán)鉆探技術(shù)的推廣應(yīng)用[J].探礦工程(巖土鉆掘工程)，2007，34

(9):46-47.

[4]王扶志.地質(zhì)工程鉆探工藝與技術(shù)[M].中南大學(xué)出版社，2008.

[5]房建華.地質(zhì)鉆探工藝技術(shù)初步研究[J].科技與企業(yè)，2012，03.

[6]張偉.地質(zhì)鉆探技術(shù)發(fā)展有關(guān)問題的思考[J].探礦工程(巖土鉆掘工程)，2007，34(1):1-3.

[7]王定武，王運泉.煤田地質(zhì)與勘探方法[M].中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2005.

作者簡介

焦德全（1965—），男，遼寧鞍山人，本科，工程師，研究方向：巖土施工。