背包鉆機在地質(zhì)勘查中的應(yīng)用
——以邢臺西部山區(qū)勘查為例

胡志濤

（河北省煤田地質(zhì)局第二地質(zhì)隊，河北 邢臺 054000）

隨著國家對環(huán)境保護工作日益重視，綠色勘查作為一種更為先進的勘查理念為目前勘查工作指明了方向，在此背景下基于綠色勘查的淺鉆技術(shù)得到快速發(fā)展，背包鉆機作為淺鉆的一種技術(shù)手段，在地質(zhì)勘查工作中得到廣泛應(yīng)用，取得了比較好的勘查效果。

1 背包鉆機的型號及特點

在本次邢臺西部山區(qū)礦產(chǎn)資源調(diào)查評價項目中使用的背包鉆機為山東恒旺集團有限公司研發(fā)的HW-B30，該鉆機主要用在區(qū)域地質(zhì)填圖、物化探取樣、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防等工作中。

恒旺背包鉆機是一種主要適用于山區(qū)、交通和能源不便地區(qū)的小型輕便化取樣鉆孔設(shè)備，具有攜帶簡便、操作靈活、高效耐用等特點。本鉆機全部重量僅為25kg，且易拆易裝，快速取芯，該套設(shè)備在山區(qū)礦產(chǎn)勘查時具有無可比擬的優(yōu)勢。

2 背包鉆機的結(jié)構(gòu)及工作原理

主要結(jié)構(gòu)包括動力機構(gòu)、減速機構(gòu)、鉆桿連接機構(gòu)。還包括鉆桿、取芯管、鉆頭、接手、壓力供水壺、各種小工具等配件。

其工作時主要由汽油發(fā)動機與鉆桿連接，鉆桿通過鉆具與鉆頭連接即可，同時將供水系統(tǒng)與發(fā)動機供水接口連接，各部件連接時均有專用轉(zhuǎn)換器進行對接，無需其他工具與設(shè)備，全程由手工操作完成，安裝與拆卸十分容易。設(shè)備連接完成后，即可進行鉆探、取樣，設(shè)備運作時，可由1～2人同時操作。設(shè)備工作過程中，由汽油發(fā)動機通過鉆桿、鉆具等帶動鉆頭高速運轉(zhuǎn)，同時供水系統(tǒng)通過發(fā)動機向鉆桿內(nèi)高壓供水直至鉆孔底部，對鉆頭進行冷卻后攜帶巖屑沿孔壁返回至地表，實現(xiàn)正循環(huán)[1]。

3 淺鉆布置及效果

為了更好地對礦化體進行取樣測試，揭露礦化體的圍巖，根據(jù)前期物探成果驗證淺部異常，本次共布置15個淺鉆，每個礦化體均有鉆孔布置，均采用背包鉆機進行施工，各施工鉆孔均為裸眼鉆進，全孔取芯，巖礦芯直徑為45mm（見圖1）。

圖1 背包鉆機采取的巖芯

本次評價工作施工的15個淺鉆共計完成鉆探156.29m，孔深5.92m～12.16m，巖層采取率74%～84%，礦層采取率82%～87%，共采集樣品37件，用于基本分析和小體重測試。鉆探施工質(zhì)量滿足相關(guān)規(guī)范和設(shè)計要求，工程質(zhì)量合格，取得了較好的找礦效果。

4 工程經(jīng)驗

4.1 探槽施工的優(yōu)缺點

本次評價工作前期設(shè)計槽探20個，工作量約900m3，后來考慮到探槽施工難以在本區(qū)進行，進行了設(shè)計變更，最終用淺鉆施工代替了探槽施工。施工槽探雖然能夠揭露地表浮土以下的地質(zhì)體，可以在地質(zhì)體上觀察和取樣，取得一定范圍的地質(zhì)資料，但其缺點顯著，不適用于本項目。主要弊端：邢臺西部是多年涵養(yǎng)區(qū)，植被茂盛，施工探槽必然會對植被進行破壞，造成水土流失，會對環(huán)境造成惡劣影響，不符合綠色勘查和可持續(xù)發(fā)展的要求；施工探槽青苗補償費用高，和土地承包工協(xié)商困難，如果協(xié)商不好使工程難以進行；大多礦化體位于機械難以到達的地方，工作區(qū)地形崎嶇，溝坎較多，設(shè)備進出受到一定限制；探槽施工有一定的安全隱患，需要采取安全措施，占用工期較長；探槽深度較淺，在本區(qū)礦體揭露時受到限制，不能完全揭露淺部礦層。

4.2 背包鉆機的優(yōu)缺點

本次淺鉆施工使用的背包鉆機主要優(yōu)點如下：施工單位面積小，屬點狀掘進，對地表植被和環(huán)境基本不產(chǎn)生破壞，解決了地表勘查工作的環(huán)境保護問題；可追索淺部礦體走向，為深部勘查提供依據(jù)，降低投資風(fēng)險；能夠快速驗證物探異常，提高找礦效率；施工中需要臨時占用土地時，與土地管理者關(guān)系容易協(xié)調(diào)，青苗賠償費用低，使工程能順利實施，容易實現(xiàn)勘查目的；本設(shè)備攜帶方便，搬遷靈活、快速，山區(qū)使用不受限制，最大可鉆深度達20m，能耗較低，使用成本較低，節(jié)省工程費用。該鉆機在使用時的不足之處：主要采用清水鉆進，水壓較小，隨著深度的增加，可能無法及時排出巖粉，巖粉下沉可能導(dǎo)致嚴(yán)重的埋鉆事故，同時鉆頭也得不到及時的冷卻，容易粘鉆，降低鉆進效率；在鉆進過程中發(fā)動機有自動熄火現(xiàn)象，熄火后發(fā)動機無法再次啟動，經(jīng)過維修發(fā)現(xiàn)油箱蓋打開才能啟動，無法找出滅火原因，影響了施工進度。

5 結(jié)語

背包鉆機在地質(zhì)勘查工作中有很大優(yōu)勢，能夠解決一些實際問題。尤其是在植被茂盛的山區(qū)進行淺部礦體揭露時，能夠保證工程的進度和質(zhì)量。隨著淺鉆技術(shù)的快速發(fā)展，背包鉆機適應(yīng)了綠色勘查的發(fā)展要求，能夠節(jié)約占地，減少植被破壞，更加環(huán)保與安全。但同時背包鉆機在礦產(chǎn)勘查工作中還存在諸多的不足及缺陷，其中有使用者經(jīng)驗不足的原因，也有設(shè)備自身問題，需要在后續(xù)的勘查工作中不斷加強實踐，積累經(jīng)驗，研發(fā)新設(shè)備，使其更好的為地質(zhì)勘查服務(wù)。