淺談繩索取芯技術的優(yōu)勢

1、天津華北地質(zhì)勘查局核工業(yè)二四七大隊 孫建國 鄒悅2、河北省農(nóng)業(yè)機械化研究所有限公司 張亞振

金剛石繩索取芯鉆探技術的特點是在鉆探施工過程中提取巖芯時不用提升全套鉆桿，而是通過絞車和鋼絲繩將打撈器下放到孔內(nèi)，將容納巖芯的內(nèi)管連同巖芯一同提至地表，然后再將空的內(nèi)管投放孔內(nèi)，繼續(xù)鉆進，如此重復進行。由于金剛石鉆頭的壽命比常規(guī)取芯鉆進回次長度高很多倍，因此采用繩索取芯鉆探時，只有當鉆頭磨鈍需要更換時，才需提出孔內(nèi)全套鉆桿[1]。

1 勞動強度低

眾所周知，現(xiàn)在的人力成本是越來越昂貴，減少人力成本成為各單位節(jié)省開支、追求利潤最大化的主要途徑。地質(zhì)勘探市場也是如此，每個機臺至少要配置機長、班長、記錄員，還有4～5名施工人員，有的機臺甚至更多，因為出現(xiàn)繩索取芯技術之前，地質(zhì)鉆探一直采用普通雙管或單管鉆進，由于巖芯管長度限制在2米或3米，所以每鉆進2～3米，巖芯裝滿巖芯管時，就要把與巖芯管連接的所有鉆桿全部提出孔底，直到取到巖芯，再把所有的鉆桿逐個放回到孔內(nèi)，這一提鉆、一下鉆，幾百米的孔，甚至一天的工作幾乎全是在上下鉆桿，真正的鉆進時間微乎其微，而且大大消耗人力，增加人力成本。采用繩索取芯則不同，由于繩索取芯的最大優(yōu)點是取巖芯時不提鉆桿，所以鉆進一定深度，巖芯裝滿巖芯管時，只需用絞車帶動鋼絲繩把打撈器下放到孔底，把鉆具連帶巖芯提到地表，取出巖芯，再把鉆具投放到孔內(nèi)，繼續(xù)鉆進。因為沒有繁重的體力勞動，只需要2～3個人就能完成上述工作，大大節(jié)省了人力。

2 鉆進效率高

因為繩索取芯鉆進技術提取巖芯時不需要把全部鉆桿提出孔外，只需要下放打撈器，從而取出裝有巖芯的巖芯管，這就大大減少了提鉆和下鉆的時間，尤其是隨著孔深的不斷增加，優(yōu)勢就愈加明顯，甚至會成倍的增加。例如，2013年我們?yōu)榻飨嗌教峁┑腜Q繩索取芯鉆具，它的設計孔深是2500～3000米，它的鉆塔是20米，已經(jīng)是加高設計了，這樣4.5米的鉆桿每次能提4根鉆桿作為一個立根；如果是孔深1000米提鉆的話要提鉆桿250次，取出巖芯后還要把這250個立根再放回孔內(nèi)，光是這個時間就是4個小時，這還是效率相對較高的班組，而采用繩索取芯技術，從打撈巖芯到繼續(xù)鉆進，時間不超過20分鐘，而且只需要普通鉆進一半的人力。據(jù)統(tǒng)計，利用繩索取芯技術的純鉆進時間比普通雙管縮短50%左右，隨著鉆孔深度的加深，所取得的經(jīng)濟技術效果越明顯。

3 孔內(nèi)事故率低

鉆探技術中最關鍵的因素是鉆桿。因為我們鉆進是靠鉆頭的磨削，鉆頭的磨削需要軸向的壓力和扭力，地表鉆機壓力和扭力的傳遞都是通過鉆桿傳遞到鉆頭的，所以鉆桿是鉆探技術十分關鍵的因素。由于材料和空間的限制，我們的鉆桿大多加工成3米左右，無論多深的鉆孔全是由每3米一根的鉆桿連接而成，鉆桿之間連接是通過螺紋，螺紋是鉆桿最薄弱的部分，但是普通雙管鉆進每次提取巖芯都要把所有鉆桿提到地表，鉆桿之間就需要反復的擰卸，無形中就加大了螺紋磨損，增加了鉆桿損壞的概率，從而增加了孔內(nèi)事故率。同時，在每次提取鉆桿時，鉆桿與孔壁之間的摩擦碰撞是不可避免的，這樣就很容易出現(xiàn)孔壁坍塌掉塊的情況。如果在金剛石鉆頭與地層匹配合理的情況下使用繩索取芯技術，甚至幾百米都不用更換鉆頭，不用提升鉆桿，這樣就大大降低了孔內(nèi)事故的發(fā)生。

4 大大降低了施工成本

綜上三個方面，其實也是直接或間接降低了施工成本。人力方面：繩索取芯只需普通雙管鉆進人力的50%，而且勞動強度大大降低。效率方面：繩索取芯技術純鉆進時間的利用率在50%以上，而普通雙管鉆進的純鉆進利用率只有30%?？變?nèi)如果出現(xiàn)事故，輔助的鉆進時間更是無法統(tǒng)計，甚至可能報廢整個鉆孔，損失的經(jīng)濟效益無法估計。繩索取芯技術雖然一次性投資較大，但是由于繩索取芯每米鉆探成本低，鉆具使用壽命長，所以，總體來看繩索取芯的經(jīng)濟效益還是最好的[2]。

綜上所述，繩索取芯技術鉆進地質(zhì)效果好、鉆進效率高、事故少、節(jié)省人力，使鉆進成本大大降低，所以繩索取芯技術在我國地質(zhì)勘探行業(yè)內(nèi)被廣泛推廣和利用，為資源開發(fā)發(fā)揮著重要的作用。

[1]趙志鴻.新型金剛石鉆頭與鉆具設計技術手冊[M].北京：中國知識出版社,2009.

[2]李國民,肖劍.繩索取芯鉆探技術[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2014.