現(xiàn)代鉆探技術(shù)的分析應(yīng)用

任文

摘 要：我國(guó)地大物博，各種資源豐富，鉆探技術(shù)在礦產(chǎn)、水資源、能源勘查等方面有著廣泛的應(yīng)用。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，地質(zhì)調(diào)查工作也到了蓬勃發(fā)展。鉆探技術(shù)作為地質(zhì)調(diào)查工作的最重要手段，與國(guó)外的技術(shù)相比還存在一定的差距。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)礦產(chǎn)資源需求的增加，鉆探技術(shù)水平也在不斷地提升。文章主要論述了我國(guó)的鉆探技術(shù)在地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用現(xiàn)狀并對(duì)各種鉆探技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的解析，希望能對(duì)我國(guó)的地質(zhì)調(diào)查工作有幫助。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)調(diào)查；鉆探技術(shù)；礦產(chǎn)資源；發(fā)展

經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展使得地下礦產(chǎn)資源的消耗日益增多，礦產(chǎn)資源的供給在一定程度上制約了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，因此就要求不斷地發(fā)掘新礦體。地下找礦工作離不開(kāi)鉆探技術(shù)，鉆探的核心設(shè)備是鉆機(jī)。在探礦工作中，鉆機(jī)是帶動(dòng)鉆具向地下鉆進(jìn)，獲取實(shí)物地質(zhì)資料的機(jī)械設(shè)備。又可以稱為鉆探機(jī)，主要作用是帶動(dòng)鉆具破碎孔底巖石，可以控制鉆具的下入或者提出狀態(tài)，一般用于鉆取巖心、礦心、巖屑、氣態(tài)樣、液態(tài)樣等，以研究地下地質(zhì)和礦產(chǎn)資源等情況。根據(jù)巖土鉆掘工程的目的與施工對(duì)象的不同，可以將鉆機(jī)分為巖心鉆機(jī)、石油鉆機(jī)、水文地質(zhì)調(diào)查與水井鉆機(jī)、工程地質(zhì)勘查鉆機(jī)、坑道鉆機(jī)及工程施工鉆機(jī)等。當(dāng)前，我國(guó)一些經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)地區(qū)的礦產(chǎn)資源幾乎已經(jīng)被開(kāi)采完，因而未來(lái)的礦產(chǎn)開(kāi)采工作必須向更深、地層更復(fù)雜的區(qū)域發(fā)展，這對(duì)鉆探技術(shù)提出了更高的要求。下面筆者結(jié)合自身的工作經(jīng)驗(yàn)，介紹了鉆探技術(shù)在地質(zhì)調(diào)查中應(yīng)用的現(xiàn)狀以及當(dāng)前主要使用的鉆探技術(shù)。

1 鉆探技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)相比，我國(guó)的鉆探技術(shù)水平相對(duì)比較低。鉆探施工采取的立軸式鉆機(jī)大部分是二十世紀(jì)八十年代的設(shè)計(jì)，歷史比較悠久。全液壓動(dòng)力頭鉆機(jī)主要是進(jìn)口的，我國(guó)自己發(fā)明的也已問(wèn)世，但是還沒(méi)有得到廣泛的應(yīng)用。在鉆探工藝方面，一些高效的方法沒(méi)有得到全面的普及，比如金剛石繩索取心鉆進(jìn)方法和不提鉆換鉆頭方法等等。液動(dòng)錘鉆進(jìn)的方法雖然具有很多的優(yōu)點(diǎn)，但是在惡劣的泥漿環(huán)境下使用時(shí)，其壽命會(huì)大大降低?？諝夥囱h(huán)取樣鉆進(jìn)方法不僅效率高，鉆探成本也很低，但是由于地質(zhì)工作者對(duì)其認(rèn)識(shí)還不夠，實(shí)際工作中應(yīng)用非常少。

總體來(lái)說(shuō)，我國(guó)的鉆探技術(shù)水平不夠高，大大影響了地質(zhì)調(diào)查的工作效率。

2 鉆探技術(shù)的介紹

當(dāng)前使用的主要鉆探技術(shù)包括反循環(huán)鉆探技術(shù)、繩索取心鉆探技術(shù)、液動(dòng)潛孔錘鉆探技術(shù)以及組合鉆探技術(shù)等等，下面逐一詳細(xì)介紹。

2.1 反循環(huán)鉆探技術(shù)

反循環(huán)鉆探技術(shù)分為空氣反循環(huán)和水力反循環(huán)兩大類。這種分類主要是根據(jù)循環(huán)的介質(zhì)不同進(jìn)行的。水力反循環(huán)鉆探技術(shù)的循環(huán)介質(zhì)是水或者泥漿之類，它的工作原理就是將水或者泥漿傳送到孔底，取心鉆頭就可以得到柱狀的巖心，然后取得的巖心就可以隨著鉆頭到達(dá)地面?？諝夥囱h(huán)鉆探技術(shù)的工作原理就是雙臂鉆桿外管將空氣輸送到孔底，空氣到達(dá)孔底之后就會(huì)產(chǎn)生膨脹，對(duì)孔底的潛孔錘會(huì)產(chǎn)生一個(gè)沖擊力，從而潛孔錘就會(huì)對(duì)孔底的巖石產(chǎn)生劇烈的撞擊，使巖石剝落。因此，當(dāng)鉆桿回到地面的時(shí)候也會(huì)帶回一點(diǎn)剝落的巖石，通過(guò)對(duì)這些巖石的研究，就可以得到想要的資料。這兩種技術(shù)各有所長(zhǎng)，缺點(diǎn)也很明顯。通過(guò)水力反循環(huán)鉆探技術(shù)得到的巖石相對(duì)更加完整，提供的信息資料的可信度高。除此之外，其勞動(dòng)強(qiáng)度也很低。但是這種技術(shù)對(duì)與水資源的依賴性較大，且工作效率不夠高，鉆進(jìn)的速度也很慢?？諝夥囱h(huán)技術(shù)的勞動(dòng)強(qiáng)度也很低，且成本很低，在缺水干旱的區(qū)域非常實(shí)用。但是通過(guò)空氣反循環(huán)技術(shù)獲取的巖石只是碎屑，無(wú)法準(zhǔn)確得反應(yīng)地層的結(jié)構(gòu)，其代表性不強(qiáng)。無(wú)論是那種技術(shù)，它們的應(yīng)用范圍都很廣，在復(fù)雜的或者松軟的地層都可以使用。

2.2 繩索取心技術(shù)

繩索取心技術(shù)的特點(diǎn)就在于不需要使用鉆桿。只有當(dāng)鉆頭需要更換時(shí)或者鉆頭出現(xiàn)了質(zhì)量問(wèn)題的時(shí)候，才會(huì)使用鉆桿。繩索取心技術(shù)的核心工具有用于堵塞時(shí)打撈的工具和裝滿巖礦心的巖心管。當(dāng)獲取巖心時(shí)，鉆桿住是不需要提升的。這項(xiàng)技術(shù)十分便捷，且其適應(yīng)性非常強(qiáng)，因而得到了較為廣泛的應(yīng)用。除此之外，通過(guò)這種技術(shù)取得的巖心質(zhì)量能夠得到保證，能提供較為完整的地層信息。這種技術(shù)鉆進(jìn)的深度不大，使得設(shè)備的鉆進(jìn)效率大大地提高。在工作時(shí)，若遇到了堵塞的問(wèn)題，打撈工具會(huì)及時(shí)地解決問(wèn)題，避免了鉆桿工具和礦心之間的摩擦，極大地提高了工作效率。由于這種技術(shù)在操作時(shí)鉆桿的提升次數(shù)很少，所以其工作強(qiáng)度比較低，鉆頭的壽命也大大地延長(zhǎng)了。繩索取心技術(shù)在鉆探地?zé)帷⑻烊粴?、固體礦產(chǎn)以及冰層等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

2.3 液動(dòng)潛孔錘鉆探技術(shù)

液動(dòng)潛孔錘鉆探技術(shù)在我國(guó)的鉆探技術(shù)中是比較先進(jìn)的。它的工作原理是用沖洗液帶動(dòng)液動(dòng)潛孔錘的工作，當(dāng)沖洗液沖擊潛孔錘時(shí)，潛孔錘將接收的能量傳送給鉆頭，于是鉆頭就可以產(chǎn)生有節(jié)奏的沖擊負(fù)荷對(duì)巖石進(jìn)行猛烈的撞擊，從而得到巖石的樣品。傳送沖洗液最好的工具就是泥漿泵。液動(dòng)潛孔錘鉆探技術(shù)是在回轉(zhuǎn)鉆探技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，在沖擊力和回轉(zhuǎn)力的共同作用下，設(shè)備的鉆進(jìn)效率很高，打孔的成本也得到了降低。與此同時(shí)，液動(dòng)潛孔錘鉆探技術(shù)能夠充分利用一些硬度大的巖石脆性大、抗剪強(qiáng)度低等特點(diǎn)，有效解決了復(fù)雜地位的鉆探工作。由于液動(dòng)潛孔錘鉆探技術(shù)是一種高頻作業(yè)，需要不停地撞擊，所以對(duì)于硬度大、脆性大、抗剪強(qiáng)度低的地質(zhì)是很適用的。但是，在操作時(shí)，一定要注意設(shè)備的使用情況，要保證其能正常工作。除此之外，對(duì)于液壓泥漿的選擇一定要慎重，因?yàn)槟酀{的質(zhì)量與液動(dòng)錘的磨損有很大的關(guān)系。一般要選擇潤(rùn)滑性能好，沙子的含量低且粘度低的泥漿。當(dāng)液動(dòng)潛孔錘鉆探技術(shù)的工作強(qiáng)度很大時(shí)，液動(dòng)錘的使用壽命將無(wú)法保證，因此當(dāng)今研究應(yīng)著力于提高液動(dòng)錘的使用壽命。液動(dòng)潛孔錘鉆探技術(shù)在水電建材、金屬礦山以及石油化工等等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

2.4 組合鉆探技術(shù)

組合鉆探技術(shù)，就是指反循環(huán)鉆探技術(shù)、繩索取心鉆探技術(shù)與液動(dòng)潛孔錘鉆探技術(shù)的結(jié)合，充分利用這三種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。由于組合鉆探技術(shù)有著很多方面的優(yōu)點(diǎn)，所以使用的范圍更廣，可以根據(jù)地層和地質(zhì)的鉆探要求選擇合理的施工技術(shù)，大大地降低了勞動(dòng)強(qiáng)度和成本，使鉆探的效率大大地提升。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)以上幾種鉆探技術(shù)的介紹，我們對(duì)地質(zhì)調(diào)查中鉆探技術(shù)的特點(diǎn)與應(yīng)用有了一定的了解。地質(zhì)調(diào)查中鉆探技術(shù)的工藝過(guò)程是非常復(fù)雜的，所涉及的學(xué)科也非常多。對(duì)于不同的地質(zhì)，我們要經(jīng)過(guò)分析與研究選擇合適的鉆探技術(shù)，使鉆探的效率提高，并降低成本。在當(dāng)前資源礦產(chǎn)比較緊缺的情況下，我們?cè)谏钊氘?dāng)前已經(jīng)存在的鉆探技術(shù)的同時(shí)，還應(yīng)該加大對(duì)新的鉆探技術(shù)的開(kāi)發(fā)。除此之外，要加大對(duì)鉆探技術(shù)的宣傳力度，使得相關(guān)的工作人員對(duì)鉆探技能的掌握更加熟練，從根本上提高鉆探的效率。

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