地質(zhì)巖心鉆探技術及其在資源勘探中的應用

【摘要】對21世紀地質(zhì)巖心鉆探設備與技術的發(fā)展現(xiàn)狀的介紹，及對地質(zhì)巖心鉆探技術的發(fā)展歷程做簡要回顧；地質(zhì)巖心鉆探技術在資源勘探開發(fā)中的應用的舉例說明，及概括性描述了地質(zhì)巖心鉆探技術在科學鉆探環(huán)保中的應用情況。

【關鍵詞】地質(zhì)巖心鉆探；資源勘探；鉆探工藝；取樣；鉆機

鉆探技術在眾多礦產(chǎn)資源勘探技術中是唯一一種可以從地下取出實物巖礦樣品的勘查技術。一百多年鉆探技術的發(fā)展至今仍未停止過。下面我們一起來研究鉆探技術的發(fā)展歷程，以及簡單闡述目前的發(fā)展水平和應用的效果。

1、鉆探技術的發(fā)展概況

人力驅(qū)動的巖心鉆機和天然金剛石鉆頭最早出現(xiàn)在18世紀中葉，之后又出現(xiàn)了蒸汽動力，到了19世紀末蒸汽動力逐漸運用到了進鉆機，20世紀初的時候又開始將液壓技術運用在里面，還研究出了能夠調(diào)速的變速箱，大大革新的鉆探技術。20世紀六七十年代，隨著液壓元件質(zhì)量的提高和靜液壓傳動技術的發(fā)展，全液壓驅(qū)動和控制的動力頭式鉆機出現(xiàn)，讓巖心鉆探技術有了新的天地。[1]

巖心鉆機發(fā)展一百多年以來，從開始的機械傳動到液壓技術再到全液壓動力及智能化。同時，孔底動力鉆具（螺桿鉆、孔底電鉆、潛孔錘等）也在不斷地發(fā)展，并且至今還有了很高的水平。19世紀中期出現(xiàn)了金剛石鉆頭，之后發(fā)明了鐵砂鉆進，到了20世紀初又出現(xiàn)了硬質(zhì)合金技術。直至1954年制造出了世界上第一顆人造金剛石，同時還將這個技術很好的運用到了鉆探的制造。

20世紀50年代初，當時我國從蘇聯(lián)開始引進把給進式鉆機。引進后我國就開始對其進行研究和仿制，不斷汲取先進的技術，之后就自行的進行設計和制造。在發(fā)展的道路上我國自行設計生產(chǎn)不斷出現(xiàn)YL、XY、CS等種類巖心鉆機。尤其70年代金剛石鉆進技術的全面推廣，帶動了我國制造業(yè)的發(fā)展和地質(zhì)巖心鉆機的研制。80年代國內(nèi)礦產(chǎn)調(diào)查的需求得到基本滿足，且向外出口。90年代，由于國內(nèi)液壓技術不夠成熟，因此研究出來的全液壓動力頭式鉆機效果并沒有得到世界的認可。我國又不斷的進行革新發(fā)展，終于到了21世紀之后，我國研制出了新一代YDX系列全液壓動力頭式鉆機，他的出現(xiàn)讓世界鉆機的發(fā)展又上了一個臺階。

2、對巖心鉆探方法的發(fā)展

科技的不斷發(fā)展，地質(zhì)活動也越來越復雜，這就不斷要求鉆探也要不斷發(fā)展，小口徑金剛石地質(zhì)巖心鉆探技術在此時成為了主要的方式，這些主要表現(xiàn)在以下的幾個方面：

2.1對組合鉆探技術的研究

這項技術呈現(xiàn)出了多用性，擺脫了以往復雜多樣的儀器設備，這樣的一項成果能夠滿足各種地質(zhì)條件的鉆探。而且能在干旱比較復雜的地層運用施工和地質(zhì)取樣，在此解決了我國的油氣勘測中許多比較棘手的問題，提高了工作效力。

2.2對西部地區(qū)深孔巖心鉆探工藝的研究

為我國西部復雜地層勘探的評價提供了使用的技術手段。由該技術研發(fā)的深孔繩索鉆桿、取心鉆具等施工技術，給世界創(chuàng)造了固體取樣1900m的鉆孔深度記錄。

2.3資源評價的定向鉆探施工技術

以實現(xiàn)一個主孔內(nèi)完成多個分支孔，穿過礦體為宗旨，因此大大減少了工作量，并有助于對將來特別施工環(huán)境鉆探的取樣施工。本技術已在社會效益和經(jīng)濟效益上有重大影響。

2.4化探、快速取樣及地質(zhì)填圖技術手段

本技術是一種高效的技術手段，有助于我國大比例尺化探、地質(zhì)填圖、海洋地質(zhì)調(diào)查快速取樣。在我國大比例尺化探、地質(zhì)填圖、海洋地質(zhì)調(diào)查快速取樣施工中帶來顯著運用效果，因此給人們送來良好的福音。

2.5對液動潛孔錘結(jié)構(gòu)的的技術改進

“十五”期間，一種全新結(jié)構(gòu)的YZX127液動潛孔錘的被成功研制出來，它在穩(wěn)定性和能源的利用率上做出了改進，并且使用這項技術取得了兩項世界紀錄。運用我國自行研發(fā)的螺桿馬達+繩索取心+液動潛孔錘/三合一體鉆將鉆探技術發(fā)揮到了極致，又一次讓世界重新認識了中國。

2.6積極探求保真取樣鉆具、VDS垂鉆系統(tǒng)

以自動控制糾偏做為主線，不斷的將傳感器、液壓和機械等技術融為一體，研制出機、電、液一體化的閉環(huán)控制垂鉆系統(tǒng)。這一技術的創(chuàng)新，完成了許多之前由于操作空間太小而不可能完成的任務，攻破了許多的技術難題。同時也將這個系統(tǒng)不斷的正規(guī)化，讓系統(tǒng)更加完整，為將來鉆探技術的發(fā)展開拓思路和打下堅實的基礎。在這套系統(tǒng)中還研發(fā)了許多輔助的裝置，主要可以用來對水合物進行有效地樣品采集，讓水合物樣品能夠處于保真狀態(tài)，這樣也可以給這方面技術的發(fā)展創(chuàng)造一個很好地開端。

3、鉆探技術在地質(zhì)災害監(jiān)測預警中的應用

在一些國家重大的公益性項目中也會運用到環(huán)境科學鉆探技術，例如說像松遼盆地、羅布泊等等的很多地方都運用了鉆探技術，利用鉆探技術采取樣品方面、效率高。羅布泊、鶴慶環(huán)境鉆探巖心采取率分別在90%和97%以上，在環(huán)境鉆探中，明顯體現(xiàn)了取心新技術的護心、取心功能的不可取代。他們將這些采集的樣品進行研究，可以推算出地球的巖石的運行規(guī)律，對國家的科技的發(fā)展和地質(zhì)災害的預防有著極大的功效。這項技術目前也運用到了四川地震災害的研究。

一些像“地質(zhì)災害監(jiān)測數(shù)據(jù)自動化”、“網(wǎng)絡化采集系統(tǒng)研究”等技術和儀器設備的研究為我國的地質(zhì)災害檢測與預警提供了有效地途徑，是我國的地質(zhì)災害研究不可缺少的一部分。一些成熟的研究成果已經(jīng)在我國的重大工程上得以應用。例如在修建三峽的時候就運用到了“滑坡光纖推力監(jiān)測系統(tǒng)0和/QXY-5型鉆孔傾斜儀”儀器，它能夠?qū)Φ刭|(zhì)進行自動化監(jiān)測，可以對當?shù)氐幕律畈课灰频谋O(jiān)測，“含水量測試儀”也在全國范圍內(nèi)得到廣泛應用。這項技術的發(fā)展讓我國人民的切身利益和生命財產(chǎn)安全得到高效的保障，為城市化建設的高速發(fā)展提供重要的依據(jù)。

我國還研究出了新型非金屬錨索，它有效的改善了由于質(zhì)量大、運輸困難等因素的難題，在耐腐蝕方面也有很大的成效。我國還研究出了高承載能力的新型預應力混凝土抗滑樁，“滑坡勘查技術潛孔錘取心鉆進技術”有助于顯著提高鉆進速度，使滑坡滑帶取樣質(zhì)量得到了保證。這些研究成果的應用讓我們的施工更加地放心、更加地安全，也大大提高了施工的效率。

5、結(jié)論

（1）迄今為止，鉆探技術還是唯一取出地下實物樣品的勘查技術方法?，F(xiàn)代科技在不斷地發(fā)展，同時科技的發(fā)展也推動著鉆探技術的創(chuàng)新，鉆探技術的發(fā)展是無止境的。我國目前的鉆探技術同時也具有相當高的水平。

（2）鉆探技術在國家重大科學工程、我國資源勘探、地質(zhì)災害監(jiān)測預警及治理中一直著有重要的作用。我們要始終堅持對鉆探技術的研究，為我們祖國的建設提供一個良好的環(huán)境基礎，更加可靠的保障我國人民生命財產(chǎn)安全，能讓社會不斷和諧發(fā)展。

參考文獻

[1]楊劍英.地質(zhì)巖心鉆探技術及在資源勘探中的應用[J].科技創(chuàng)新與應用，2012年第17期

[2]張金昌，劉凡柏，冉恒謙，孫建華，孟義泉.2000m地質(zhì)巖心鉆探關鍵技術與裝備[J].探礦工程（巖土鉆掘工程），2012年第01期

[3]張金昌.地質(zhì)巖心鉆探技術及其在資源勘探中的應用[J].探礦工程（巖土鉆掘工程），2009年第08期