小口徑固體巖芯深孔鉆探技術(shù)

楊 延 東

(山西省煤炭地質(zhì)水文勘查研究院，山西 太原　030006)

?

小口徑固體巖芯深孔鉆探技術(shù)

楊 延 東

(山西省煤炭地質(zhì)水文勘查研究院，山西 太原030006)

論述了鉆探工程對于實(shí)現(xiàn)地質(zhì)找礦發(fā)展目標(biāo)的重要性，分析了鉆探工程的社會經(jīng)濟(jì)效益，闡述了深孔鉆探技術(shù)所需的設(shè)備與施工工藝，提高了深孔鉆探技術(shù)解決實(shí)際問題的工作效率。

鉆探工程，地質(zhì)勘察，經(jīng)濟(jì)效益，礦產(chǎn)資源

0　引言

我國的礦產(chǎn)資源較為豐富，需要采取有效的開采技術(shù)促進(jìn)地質(zhì)勘查單位長期穩(wěn)定的發(fā)展，加快國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展速度。在找礦的過程中，各種信息化技術(shù)的出現(xiàn)為實(shí)際工作效率的提高帶來了重要的保障作用，為礦產(chǎn)開采企業(yè)未來戰(zhàn)略投資范圍的擴(kuò)大奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。作為鉆探工程的重要組成部分，地質(zhì)找礦方法的有效使用可以縮短找礦時(shí)間，增強(qiáng)相關(guān)地礦企業(yè)的綜合市場競爭力。

1　鉆探工程對于地質(zhì)找礦發(fā)展目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的重要性

各種礦產(chǎn)資源的有效開采，需要充分地發(fā)揮地質(zhì)勘查單位相關(guān)技術(shù)人員的優(yōu)勢，為找礦過程中各種問題的有效解決提供可靠的保障。地質(zhì)工作作為地質(zhì)勘查單位戰(zhàn)略部署中的工作核心，實(shí)際工作效率的高低直接影響著企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。相對而言，地質(zhì)工作包含的內(nèi)容比較豐富，像地球物理、遙感探測、測量等，都屬于地質(zhì)工作的重要內(nèi)容。技術(shù)人員只有根據(jù)這些具體的工作內(nèi)容完成相關(guān)的工作計(jì)劃時(shí)，才能增強(qiáng)地質(zhì)勘查的實(shí)際作用效果，準(zhǔn)確地確定礦產(chǎn)資源的大致位置。地質(zhì)勘查工作完成前期的準(zhǔn)備工作后，需要進(jìn)行鉆探驗(yàn)證的工作。這些工作主要是對礦體的形態(tài)、礦層的厚度、規(guī)模大小、礦體的地質(zhì)特征等進(jìn)行深入地分析，并將其中的固體巖芯取出置于實(shí)驗(yàn)室的相關(guān)儀器中，確定礦石的品質(zhì)，獲取更多的有關(guān)礦產(chǎn)資源的地質(zhì)信息。實(shí)現(xiàn)這樣的發(fā)展目標(biāo)，需要合理地開展鉆探工程，加強(qiáng)對地質(zhì)工作的整體控制，確保找礦工作的整體質(zhì)量。在具體的找礦工作進(jìn)行中，對于鉆探技術(shù)的依賴程度非常大，從根本上保證了找礦目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)。因此，選擇可靠的鉆探技術(shù)，擴(kuò)大鉆探工程的應(yīng)用范圍，對于地質(zhì)找礦工作效率的提高具有深遠(yuǎn)的意義：保證了更多地質(zhì)找礦目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，加快了現(xiàn)代化地質(zhì)勘查企業(yè)的建設(shè)步伐。

2　鉆探工程開展所帶來的實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益

為了滿足市場多元化的需求，加快經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展速度，我國的政府部門更加注重與地質(zhì)勘查企業(yè)的緊密合作，確保了各種礦產(chǎn)資源的有效開采。鉆探工程的順利開展，不僅有利于提高找礦工作效率，也為社會就業(yè)問題的解決帶來了重要的保障作用，保證了社會的穩(wěn)定。鉆探能力突出的地質(zhì)勘查企業(yè)為我國不同行業(yè)生產(chǎn)力的提高產(chǎn)生了積極的影響：優(yōu)化了各種資源的配置效率，為現(xiàn)代化企業(yè)戰(zhàn)略目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)帶來了可靠的保障。與此同時(shí)，鉆探工程的有效開展，有利于改變我國部分礦產(chǎn)原料不足的發(fā)展現(xiàn)狀，將會減少某些礦產(chǎn)資源的進(jìn)口量，進(jìn)而提高我國重要礦產(chǎn)資源開采和儲存的綜合能力，增強(qiáng)我國的綜合實(shí)力。這些方面的不同內(nèi)容，客觀地說明了鉆探工程開展所帶來的實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益。

現(xiàn)階段單孔段經(jīng)濟(jì)效益的變化如表1所示。

3　深孔鉆探技術(shù)裝備與施工工藝

鉆探工程施工中對于深孔鉆探技術(shù)的依賴程度非常高，需要技術(shù)人員結(jié)合礦體實(shí)際的地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)，充分地發(fā)揮出深孔鉆探技術(shù)的優(yōu)勢。由于各種物質(zhì)的礦床成因較為復(fù)雜，客觀地加大了鉆探工藝的施工難度。受到地質(zhì)構(gòu)造的影響，礦體的整體完整性較差，不同區(qū)域的受力存在著不均勻的問題。因此，在深孔鉆探技術(shù)使用的過程中，技術(shù)人員應(yīng)該做好鉆探前的分析工作，確保實(shí)際的鉆探效率能夠達(dá)到實(shí)際工作計(jì)劃的具體要求。在一些老礦區(qū)的底部勘查中，很多的巖石結(jié)構(gòu)存在著不穩(wěn)定的問題，客觀地加大了鉆探施工難度。與此同時(shí)，鉆探工程開展中，鉆孔深度決定著工藝使用過程中的投資成本。以0 m～500 m作為基礎(chǔ)孔段，相應(yīng)的成本費(fèi)用記為500元。隨著孔段深度的增加，鉆探技術(shù)使用中的成本費(fèi)用也會相應(yīng)地增加。

如表1所示，即為鉆探工程施工中單孔段的經(jīng)濟(jì)效益。

表1　單孔段經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算表

如表1所示，地質(zhì)勘查中單孔費(fèi)用的計(jì)算主要是以市場價(jià)為基準(zhǔn)。采用行業(yè)參考標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)價(jià)方式，單孔段的費(fèi)用將會繼續(xù)增加。這些方面的具體內(nèi)容，客觀地說明了選擇深孔鉆探技術(shù)裝備與施工工藝的重要性。

3.1深孔鉆探設(shè)備及相關(guān)的工具

在深孔鉆探所有設(shè)備的組成中，鉆機(jī)的質(zhì)量關(guān)系著鉆探工程的施工效率，影響著地質(zhì)勘查工作計(jì)劃的順利開展。鉆機(jī)在實(shí)際的應(yīng)用中，為了增強(qiáng)施工質(zhì)量，加快鉆機(jī)的實(shí)際施工速度，技術(shù)人員可以結(jié)合施工區(qū)域的實(shí)際概況采用繩索取心鉆進(jìn)工藝。一般情況下，這種工藝應(yīng)用中存在著泥漿浪費(fèi)的現(xiàn)象，影響著其中沖洗液的實(shí)際作用效果。因此，為了更好地發(fā)揮繩索取心鉆進(jìn)的優(yōu)勢，技術(shù)人員需要采取加大鉆頭外徑的方式，最大限度地滿足深孔鉆進(jìn)在壓力方面的各種要求。

深孔鉆探施工中容易受到各種客觀存在因素的影響，必須保證鉆桿及相關(guān)配套設(shè)備的質(zhì)量可靠性。深孔鉆探工藝施工中絲扣的連接必須嚴(yán)密、牢固可靠。施工中的回轉(zhuǎn)阻力大小需要控制在合理的范圍內(nèi)，鉆桿必須滿足抗腐蝕性、抗沖擊力的具體要求。除此之外，優(yōu)化鉆探結(jié)構(gòu)，提高取芯工具性能，也對深孔鉆探工藝實(shí)際作用效果的發(fā)揮起著重要的保障作用。深孔鉆探設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

3.2深孔鉆探施工技術(shù)分析

為了保證鉆探工程施工中鉆孔質(zhì)量能夠達(dá)到工程的實(shí)際要求，需要充分地發(fā)揮出深孔鉆探施工技術(shù)的優(yōu)勢，確保鉆孔在實(shí)際的應(yīng)用中能夠達(dá)到預(yù)期的效果。達(dá)到這些工作的具體要求，需要做到：1)分析巖石的完整度，明確鉆孔質(zhì)量的具體要求，合理配置沖洗液，保證護(hù)壁的安全性能可以始終保持在更高的層面上；2)采取有效的除砂設(shè)備，做好深孔地質(zhì)的檢驗(yàn)及測試工作，確保深孔地質(zhì)的相關(guān)參數(shù)能夠達(dá)到行業(yè)參考標(biāo)準(zhǔn)的具體要求；3)合理設(shè)置鉆孔參數(shù)，控制鉆頭的尺寸規(guī)格，增強(qiáng)深孔鉆探技術(shù)解決實(shí)際問題的工作效率。

圖1　深孔鉆探設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖

4　結(jié)語

在不同鉆孔深度勘查的過程中，鉆孔口徑、各種巖石的力學(xué)性質(zhì)、地層完整度等，都對鉆機(jī)實(shí)際工作性能提出了更高的要求。因此，盡量選用重心較低、變速范圍相對較大、連續(xù)性工作時(shí)間相對較長的鉆機(jī)。文中通過對小口徑固體巖芯深孔鉆探技術(shù)的分析和研究，客觀地說明了這項(xiàng)技術(shù)在鉆探工程開展中的重要性。

[1]孔林軍.小孔徑固體巖芯深孔鉆探技術(shù)的探討[J].科技與企業(yè),2013(23)：47-49.

[2]余漢東,彭典珠.安徽馬頭銅鉬礦深孔巖芯鉆探施工技術(shù)[J].西部探礦工程,2015(8)：72.

[3]何計(jì)彬.深孔小口徑科學(xué)鉆探孔斜機(jī)理分析與軌跡預(yù)測[D].成都：成都理工大學(xué),2013.

[4]徐國忠.我國深部找礦鉆探技術(shù)探討[J].西部探礦工程,2012(10)：108-110.

[5]陶士先,胡繼良.地質(zhì)鉆探技術(shù)與應(yīng)用研究[J].地質(zhì)學(xué)報(bào),2011(11)：121-123.

[6]方嘯虎.我國深孔鉆探裝備現(xiàn)狀與發(fā)展[J].礦業(yè)裝備,2013(5)：97-100.

Deep-hole drilling technologies of small-bore solid rock core

Yang Yandong

(ShanxiAcademyofCoalMineHydrologySurvey,Taiyuan030006,China)

The paper discusses the importance of drilling engineering form realizing geological mining development target, analyzes the social economic benefits of drilling engineering, and describes equipment needing in deep drilling technology and its construction technologies. As a result, it improves the working efficiency of deep drilling technology solving actual problems.

drilling engineering, geological survey, economic benefit, mineral resources

1009-6825(2016)21-0084-02

2016-05-16

楊延?xùn)|(1984- )，男，助理工程師

P634

A