地質(zhì)工程勘察中鉆探技術(shù)的方法以及具體應(yīng)用

李婧琦

摘要：隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工程地質(zhì)勘察工作為我國(guó)提供了大量的礦產(chǎn)資源，而地質(zhì)工程勘察是一項(xiàng)技術(shù)性較高的工作，其中鉆探技術(shù)的應(yīng)用不僅影響著工程質(zhì)量，同時(shí)還為地質(zhì)工程勘察事業(yè)的發(fā)展提供了動(dòng)力。本文就對(duì)地質(zhì)工程勘察中鉆探技術(shù)的方法及應(yīng)用進(jìn)行深入探討。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)工程;勘察;鉆探技術(shù);應(yīng)用

隨著社會(huì)對(duì)礦產(chǎn)資源使用需求的不斷增加，礦產(chǎn)資源的開發(fā)也成了我們首要關(guān)注的內(nèi)容。在工程地質(zhì)勘中利用鉆探工程，獲得樣品，通過對(duì)樣品進(jìn)行分析，以及在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行工程地質(zhì)測(cè)試，來得到基本的建筑地的資料，以此來選定最佳的地點(diǎn)進(jìn)行建設(shè)。鉆探技術(shù)為做好建設(shè)基礎(chǔ)的處理工作，保證建筑物合理施工，做出了非常重要的參考作用。

1、鉆探技術(shù)在地質(zhì)工程勘察中的使用特點(diǎn)

1.1全面掌握地質(zhì)情況

在地質(zhì)工程勘探過程中，首先需要對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)環(huán)境和自然條件進(jìn)行詳細(xì)分析，在掌握當(dāng)?shù)厍闆r及工程建設(shè)需要的基礎(chǔ)上合理選擇勘探方法。比如在工業(yè)項(xiàng)目和民用建筑中，需要根據(jù)工程設(shè)計(jì)中所給出的輪廓線合理布置鉆孔位置;在水利工程勘察工作中需要按照工程設(shè)計(jì)所給出的軸線來布置鉆孔位置。

1.2主要使用簡(jiǎn)易鉆探法

為了在工程勘察過程中提升鉆探效率，大部分建設(shè)單位都會(huì)使用簡(jiǎn)易鉆探法進(jìn)行操作。在這種情況下，除了隧道工程需要較深的埋放位置，或是大規(guī)模的水利工程項(xiàng)目之外，都會(huì)將勘察中鉆探的挖掘深度設(shè)置為15m左右。因此，只需要使用一些材質(zhì)較為輕便的鉆探機(jī)即可進(jìn)行地質(zhì)勘探工作，不但提高了工作效率，還能有效降低能量消耗，節(jié)約勘察成本。

1.3根據(jù)實(shí)際情況合理鉆探技術(shù)

地質(zhì)勘察工程中的鉆探技術(shù)其實(shí)就是用來破除巖石并對(duì)其進(jìn)行鉆孔操作的一種技術(shù)方法，也是采集地下樣本資料、巖層材料構(gòu)成信息及評(píng)價(jià)礦石計(jì)算儲(chǔ)量與礦石品質(zhì)的一種技術(shù)手段。勘察的需求不同，所使用的鉆探方式也就有所變化，因此所使用的鉆探材料、設(shè)備及技術(shù)也就有所不同。我國(guó)鉆探技術(shù)從發(fā)展到如今，已經(jīng)投入了大量的資金和人力資源，形成了鉆探技術(shù)體系，其中包括最新出現(xiàn)的節(jié)水鉆探技術(shù)、潛孔錘技術(shù)、對(duì)接井鉆探、反循環(huán)技術(shù)及繩索取芯技術(shù)等。

2、地質(zhì)工程勘察中鉆探技術(shù)的方法及具體應(yīng)用

2.1反循環(huán)鉆探技術(shù)

反循環(huán)鉆探技術(shù)主要是利用循環(huán)介質(zhì)來產(chǎn)生沖擊力，并讓其對(duì)孔底潛孔錘進(jìn)行作用進(jìn)行鉆進(jìn)操作。對(duì)于其技術(shù)而言，可以劃分為水力反循環(huán)技術(shù)和空氣反循環(huán)技術(shù)。所謂水力反循環(huán)技術(shù)所指的是，利用泥漿或者水來作為其鉆探技術(shù)的循環(huán)介質(zhì)。通過鉆桿將其介質(zhì)向著孔底進(jìn)行傳送，可以讓其鉆頭獲取到柱狀巖芯，并能隨著鉆頭的提升而將其帶回到地表。所謂空氣反循環(huán)技術(shù)所指的是，通過對(duì)空氣進(jìn)行壓縮，并讓其壓縮后的氣體作為循環(huán)介質(zhì)，通過雙壁鉆桿外管將經(jīng)過壓縮處理后的空氣傳送到鉆孔底，讓其在壓縮空氣的膨脹作用下形成非常大的沖擊力并對(duì)孔底潛孔錘進(jìn)行驅(qū)動(dòng)進(jìn)行鉆進(jìn)?？諝夥囱h(huán)技術(shù)可以在完成空氣作用后，將巖石碎塊通過鉆桿中心通道帶回地表，方便對(duì)其巖體進(jìn)行取樣分析。在選擇以何種介質(zhì)來作為循環(huán)介紹時(shí)，主要是根據(jù)鉆探需求以及當(dāng)?shù)毓ぷ鳝h(huán)境來決定。水力反循環(huán)技術(shù)可以通過鉆探來獲取到較為完整的巖塊，提升了取芯質(zhì)量的同時(shí)也降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，可以通過完整的巖塊來進(jìn)行精準(zhǔn)的地質(zhì)分析。而空氣反循環(huán)技術(shù)的鉆進(jìn)效率并不高，而且所消耗的能耗也相對(duì)較大。

2.2繩索取心技術(shù)

進(jìn)行地質(zhì)勘探時(shí)，如果使用鉆探技術(shù)鉆進(jìn)到巖心時(shí)，巖心物質(zhì)進(jìn)入到管中，此時(shí)在提取巖心時(shí)不用將鉆上提，而是使用繩索等專業(yè)取樣工具將其從巖心管取出來，這樣就可以大大地縮短鉆探的有效時(shí)間。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在進(jìn)行金剛石巖心的勘探時(shí)，如果采用升降鉆機(jī)的方式進(jìn)行取樣，其升降鉆機(jī)的時(shí)間就占到總工作時(shí)間的四成左右，而使用繩索取心技術(shù)就可以節(jié)省這一部分時(shí)間，提高了工作效率。另外這種技術(shù)采用的厚壁鉆頭雖然鉆進(jìn)速度略慢，但總體上減少了升降工序，仍然有較高的鉆探效率，并且在出現(xiàn)巖心管堵塞時(shí)，能夠馬上進(jìn)行疏通，還能夠保證巖心的完整程度。采用升降鉆機(jī)取心還會(huì)導(dǎo)致鉆機(jī)的磨損加大，據(jù)統(tǒng)計(jì)，繩索取心技術(shù)使用的鉆頭使用壽命可以延長(zhǎng)一倍。由于提鉆少，使得鉆桿始終處在鉆孔內(nèi)，一定程度上有護(hù)壁的作用。綜合來看，該方法減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，使得鉆探成本降低，但是同時(shí)也應(yīng)注意到，由于鉆頭壁厚，會(huì)對(duì)巖石產(chǎn)生大面積的削切，同時(shí)鉆進(jìn)的能耗較高。

2.3液動(dòng)潛孔錘技術(shù)

我國(guó)針對(duì)液動(dòng)潛孔錘方式的探究與運(yùn)用，在國(guó)際排名十分靠前。這項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)主要針對(duì)回轉(zhuǎn)鉆探方式，且在其設(shè)備內(nèi)添加了沖洗液，使之對(duì)液動(dòng)潛孔錘加以驅(qū)動(dòng)，在其錘身遭到?jīng)_擊后，會(huì)令能量最大化的輸送給鉆機(jī)鉆頭，促進(jìn)巖身的破巖處理。液動(dòng)潛孔錘方式通過改進(jìn)回轉(zhuǎn)鉆探方法，使回轉(zhuǎn)力產(chǎn)生一股強(qiáng)大的沖擊力，令鉆頭破碎高硬巖，在提高鉆進(jìn)效率的基礎(chǔ)上，還節(jié)省了鉆孔費(fèi)用。另外，液動(dòng)潛孔錘方式能夠按照?qǐng)?jiān)硬巖體防剪度低與脆性大的特點(diǎn)，對(duì)于地質(zhì)條件比較煩瑣的地形展開鉆探。值得注意的是，在采用該項(xiàng)技術(shù)時(shí)，為了可以解決高頻振動(dòng)，要求加固鉆探技術(shù)。而且，為了降低液動(dòng)錘的損壞，在運(yùn)輸沖洗液時(shí)，保證其液壓漿液維持較小的黏稠度，管理好其沖洗液內(nèi)的含砂量，使之具備較高的潤(rùn)滑效果。液動(dòng)潛孔錘方式針對(duì)那些小口徑巖芯鉆探工作，在水中爆破和錨固施工中取得了廣泛使用。目前，我國(guó)對(duì)于該技術(shù)的開發(fā)，主要是基于高強(qiáng)度工作條件與提高潛孔錘水平。相信今后其技術(shù)的開發(fā)，將在礦山地質(zhì)勘探、石油天然氣勘探等方面得到大規(guī)模使用。

2.4其他鉆探技術(shù)

除了上述幾種鉆探技術(shù)外，還包括其他各種形式的鉆探技術(shù)。其中，組合鉆探技術(shù)與其說是技術(shù)，不如說是一種工藝。組合鉆探融合了上述幾種技術(shù)，這種工藝不僅包含上述幾種技術(shù)的使用優(yōu)勢(shì)，同時(shí)還能根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)鉆探需要及現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件合理選擇鉆探方式，從而在提高工程建設(shè)效率的同時(shí)，減輕工作壓力，降低勘察成本，降低勘察人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。上述幾種都是我國(guó)目前應(yīng)用較為廣泛的鉆探勘察技術(shù)。隨著科技的發(fā)展，我國(guó)的部分生產(chǎn)廠商也逐漸研制出各種新型鉆探技術(shù)和設(shè)備材料，擴(kuò)大了勘探空間，能夠?qū)σ恍┑刭|(zhì)條件較為復(fù)雜的區(qū)域進(jìn)行勘察。

3、地質(zhì)項(xiàng)目勘察中常見的鉆探方法

由于在地質(zhì)項(xiàng)目鉆探過程，所遇到的地質(zhì)條件較為復(fù)雜，因此，需要結(jié)合不同的施工條件，科學(xué)選用地質(zhì)勘探方法，確保在不同地質(zhì)條件下順利進(jìn)行鉆探工作。一般情況下，在地質(zhì)項(xiàng)目鉆探中，主要采用的鉆探方式包括兩種：鉆探工藝中沖擊與回轉(zhuǎn)鉆探。這兩類技術(shù)會(huì)按照動(dòng)力來源加以劃分，劃分模式有人力與機(jī)械兩類。其中，機(jī)械途徑能夠提高鉆探效率，對(duì)鉆進(jìn)深度進(jìn)行科學(xué)控制，從而實(shí)現(xiàn)地質(zhì)項(xiàng)目勘察的廣泛使用。對(duì)于不同地質(zhì)鉆探方法應(yīng)用時(shí)，能夠科學(xué)選用鉆探方法與設(shè)備，主要包括三種：其一，擊入法。該種方法主要?jiǎng)澐譃榭淄廨p錘多擊法與孔中重錘少擊法兩類。一般情況下，都能夠應(yīng)用與地質(zhì)堅(jiān)硬的采樣過程，而且孔中重錘少擊法采樣效果更好。其二，壓入法。這種方法主要應(yīng)用于地質(zhì)較為柔軟的條件下，其主要?jiǎng)澐譃槌掷m(xù)壓入法和間斷壓入法。其三，振動(dòng)法。這種方法主要是利用振動(dòng)器，在受到振動(dòng)作用時(shí)，將取土器壓入土質(zhì)內(nèi)，從而完成取樣工作。

4、結(jié)束語

總得來說，工程地質(zhì)勘探中鉆探技術(shù)的工藝復(fù)雜多樣，并且涉獵到非常廣的方面，所以就要在不公的地質(zhì)勘察中根據(jù)具體的需要來有針對(duì)性的去選擇最適合的鉆探技術(shù)來達(dá)到最好的效果。此外，有關(guān)的施工人員也要熟練的掌握鉆探技術(shù)的知識(shí)，只有這樣才可以促進(jìn)我國(guó)鉆探技術(shù)的全面發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] ?霍峰森.地質(zhì)工程勘察中鉆探技術(shù)的方法以及具體應(yīng)用[J].西部探礦工程，2018，30（5）：129-130，138.

（作者單位：遼寧省冶金地質(zhì)四〇二隊(duì)有限責(zé)任公司）