鉆探技術(shù)對(duì)提高探礦效果的作用分析

高興宇

（銅陵有色金屬集團(tuán)股份有限公司礦產(chǎn)資源中心，安徽 銅陵 244000）

1 鉆探技術(shù)概述

在地質(zhì)勘察工作中，需要使用探礦技術(shù)和鉆探技術(shù)對(duì)礦產(chǎn)資源進(jìn)行開發(fā)和鉆探。鉆探技術(shù)較常運(yùn)用于地質(zhì)資源的開發(fā)中。采用鉆探技術(shù)，實(shí)際上指對(duì)地面以及地下的礦產(chǎn)資源進(jìn)行勘察和整合，并對(duì)其數(shù)據(jù)資料進(jìn)行分析，得到礦產(chǎn)資源分布情況以及數(shù)量等方面的信息，這有利于勘探人員對(duì)該區(qū)域的礦產(chǎn)資源進(jìn)行綜合評(píng)估。這是鉆探人員對(duì)地下礦產(chǎn)資源進(jìn)行考察的重要基礎(chǔ)和前提。隨著我國(guó)對(duì)礦產(chǎn)資源需求的逐漸擴(kuò)大，我國(guó)越來(lái)越多的使用礦產(chǎn)資源的鉆探技術(shù)，我國(guó)的礦產(chǎn)資源鉆探技術(shù)與西方發(fā)達(dá)國(guó)家相比，還存在一定不足，還有很長(zhǎng)的一段路要走[1]。所以，近幾年來(lái)，國(guó)家越來(lái)越重視鉆探技術(shù)的發(fā)展，重視其投入，這在礦產(chǎn)資源的開發(fā)中取得了一定進(jìn)步，得到了技術(shù)上的突破，創(chuàng)造出了一些有利于礦產(chǎn)資源開發(fā)的新技術(shù)，這些技術(shù)甚至在國(guó)外得到應(yīng)用，這些新技術(shù)包括：反循環(huán)鉆探技術(shù)、繩索取芯技術(shù)和液動(dòng)潛孔錘技術(shù)等，將這些技術(shù)綜合起來(lái)使用，將有利于探礦效果的提升。鉆探技術(shù)的采用也為我國(guó)的鉆探事業(yè)和資源勘察工作提供了依據(jù)，為我國(guó)的地質(zhì)鉆探工作做出了一定貢獻(xiàn)。

2 工程地質(zhì)勘察概述

在工程地質(zhì)勘察工作中，地質(zhì)勘察類型多樣，內(nèi)容豐富。比如傳統(tǒng)的工程地質(zhì)勘察種類就包括工程測(cè)量、工程鉆探技術(shù)等，通過一系列技術(shù)和手段得到相應(yīng)的地質(zhì)信息，工程人員對(duì)這些信息加以判斷和分析，依靠這些數(shù)據(jù)信息完成工程的評(píng)估和測(cè)量，為工程提供數(shù)據(jù)依據(jù)[2]。在鉆探過程中，有時(shí)會(huì)遇到各種各樣險(xiǎn)峻的地形地勢(shì)，如果僅憑工作人員的肉眼觀察，是無(wú)法觀測(cè)到這些地質(zhì)類型的，也無(wú)法估測(cè)到礦產(chǎn)資源的種類和數(shù)量，這就需要工作人員借助于專門的測(cè)量和鉆探工具，對(duì)這樣的地形進(jìn)行勘察、采樣和測(cè)試等，幫助人員更好地分析。在地質(zhì)鉆探工作中，鉆探技術(shù)發(fā)揮的作用十分巨大，尤其是對(duì)于一些特別復(fù)雜的地形環(huán)境，可以采用鉆探技術(shù)對(duì)地形采樣，并對(duì)地形合理分析，最終得到鉆探結(jié)果。鉆探技術(shù)提供的結(jié)果可以為礦產(chǎn)資源的開發(fā)和利用提供支持和依據(jù)，在工程地質(zhì)勘察工作中應(yīng)用較為廣泛。

3 鉆探技術(shù)對(duì)提高探礦效果的作用

隨著地質(zhì)勘探工作的發(fā)展，國(guó)家開發(fā)出了一批先進(jìn)的鉆探工藝和技術(shù)，這些技術(shù)之所以先進(jìn)，是因?yàn)樗鼈兣c現(xiàn)代的先進(jìn)技術(shù)相結(jié)合，并經(jīng)過一代又一代人員的運(yùn)用和改良，最終得到的?，F(xiàn)階段，我們最為常用的先進(jìn)鉆探技術(shù)包括以下幾種：反循環(huán)鉆探技術(shù)、液動(dòng)潛孔錘技術(shù)和相結(jié)合的各種技術(shù)等。首先，我們來(lái)介紹液動(dòng)潛孔錘技術(shù)對(duì)提高探礦效果的作用。

（1）液動(dòng)潛孔錘技術(shù)及其對(duì)提高鉆探效果的作用。①液動(dòng)潛孔錘技術(shù)概述。液動(dòng)潛孔錘技術(shù)在我國(guó)地質(zhì)鉆探工程中得到應(yīng)用的時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，近幾年來(lái)，其技術(shù)發(fā)展也取得了一定進(jìn)步，其技術(shù)質(zhì)量不斷改進(jìn)。液動(dòng)潛孔錘技術(shù)其實(shí)是一種以傳統(tǒng)的鉆探技術(shù)為基礎(chǔ)的技術(shù)，在傳統(tǒng)工藝水平上，安裝液動(dòng)孔錘的配套裝置，提升設(shè)備的運(yùn)行效率。采用液動(dòng)潛孔錘技術(shù)進(jìn)行鉆探時(shí)，鉆頭運(yùn)行的速度與傳統(tǒng)設(shè)備相比，有所加快，正是因?yàn)殂@頭速度有所提升，所以鉆頭插入地下時(shí)，巖層因?yàn)槭艿姐@頭的力量被快速松動(dòng)，鉆孔工作的難度進(jìn)一步降低，提升了鉆孔的質(zhì)量。在整個(gè)礦產(chǎn)資源的勘察工作中，使用液動(dòng)潛孔錘技術(shù)有著重要作用，因?yàn)樗鼘?duì)于整個(gè)探礦工程是一大技術(shù)進(jìn)步。尤其是對(duì)于一些特殊構(gòu)造的巖層來(lái)說(shuō)，這樣的巖層構(gòu)造具有一定脆性，采用其他技術(shù)可能無(wú)法更好地進(jìn)行鉆探，只有采用液動(dòng)潛孔錘技術(shù)才能在一定程度上發(fā)揮其鉆探優(yōu)勢(shì)，并且因?yàn)槠渑涮自O(shè)施較先進(jìn)，所以其回轉(zhuǎn)效率較高，對(duì)于一些大直徑鉆探工程同樣適用。在應(yīng)用該技術(shù)時(shí)，由于鉆頭鉆探速度較快，振動(dòng)頻率和幅度較大，所以會(huì)導(dǎo)致其周圍的零部件設(shè)施發(fā)生松動(dòng)，需要工作人員對(duì)這些方面提高重視度，關(guān)注零部件之間的緊密度。②液動(dòng)潛孔錘技術(shù)對(duì)提高鉆探效果的作用。液動(dòng)潛孔錘技術(shù)如上文所述，最大的優(yōu)勢(shì)就是鉆頭處的功率較大，震動(dòng)幅度較大，鉆探速度較快液，可以使地下的巖土層快速松動(dòng)，達(dá)到鉆探的目的。特別是對(duì)于一些較硬和較脆的金屬進(jìn)行探測(cè)時(shí)，就可以采用這一鉆探技術(shù)，采用該鉆探技術(shù)不僅操作較簡(jiǎn)便，而且可以解決傳統(tǒng)鉆探技術(shù)具有的弊端，比如人力資源耗費(fèi)較多，財(cái)力浪費(fèi)等，采用傳統(tǒng)的鉆探技術(shù)效率較低，使得工期時(shí)間延長(zhǎng)，采用液動(dòng)潛孔錘技術(shù)可以在較快的時(shí)間中完成勘察任務(wù)，并幫助人員進(jìn)行礦產(chǎn)資源的開采。③正確采用液動(dòng)潛孔錘技術(shù)。對(duì)于液動(dòng)潛孔錘技術(shù)的采用，需要注意其零部件的磨損問題，工作人員需要定期對(duì)液動(dòng)裝置進(jìn)行檢查，尤其注意相關(guān)零部件的松動(dòng)、錯(cuò)位和磨損問題。定期對(duì)其進(jìn)行維護(hù)，一旦發(fā)現(xiàn)問題，需要及時(shí)解決和處理，使液動(dòng)裝置始終處于積極、健康的狀態(tài)，發(fā)揮其重要作用。鉆頭的保養(yǎng)需要注意對(duì)其清洗，一般使用三次清洗一次，并注意清理雜質(zhì)，在表面涂抹油質(zhì)，發(fā)現(xiàn)有磨損的地方及時(shí)更換和修理[3]。

（2）反循環(huán)鉆探技術(shù)及其對(duì)提高鉆探效果的作用。①反循環(huán)鉆探技術(shù)概述。反循環(huán)鉆探技術(shù)作為一種鉆探技術(shù)，它主要包含兩種類型：一類是水力循環(huán)技術(shù)，另一類是空氣循環(huán)技術(shù)，水力循環(huán)技術(shù)主要指的是工作人員采用普通泥漿，采用反循環(huán)鉆探技術(shù)，將其作為一種雙臂杠桿，將泥漿運(yùn)輸?shù)侥康牡?，再依靠其?nèi)壁裝置，將地下巖心、樣品運(yùn)輸?shù)降孛嫔系奈恢?；空氣反循環(huán)技術(shù)與水力反循環(huán)技術(shù)相類似，但是空氣反循環(huán)技術(shù)主要是通過對(duì)空氣進(jìn)行改變來(lái)實(shí)現(xiàn)的，將空氣當(dāng)作介質(zhì)，將空氣不斷壓縮。水力反循環(huán)技術(shù)用量較小，同時(shí)效率較低；空氣反循環(huán)鉆探技術(shù)與水力反循環(huán)技術(shù)相比具有消耗較低的特點(diǎn)，同時(shí)工作效率較高。它所采用的一些巖石層碎屑能夠幫助人員快速判斷巖石層的特點(diǎn)和性質(zhì)。在通常情況下，我們不能僅采用水力反循環(huán)技術(shù)或者空氣反循環(huán)技術(shù)，而應(yīng)把兩種技術(shù)相結(jié)合采用，提高鉆探效率。由于反循環(huán)鉆探技術(shù)具有的特點(diǎn)，所以使用該技術(shù)時(shí)一般是用于水井的勘探和注漿施工等，對(duì)于這類特殊地形的固定等。②反循環(huán)鉆探技術(shù)對(duì)提高鉆探效果的作用。反循環(huán)鉆探技術(shù)對(duì)于提高鉆探效果具有明顯的作用，因?yàn)樵擁?xiàng)技術(shù)特別適用于野外勘查工作中，采用該項(xiàng)技術(shù)能夠使野外勘查技術(shù)得到較大的提高，在對(duì)地質(zhì)類型中的軟土地基進(jìn)行分析時(shí)，可以節(jié)省一定時(shí)間，并且?guī)椭┕挝粶p少工程成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。③反循環(huán)鉆探技術(shù)存在的問題及解決措施。反循環(huán)鉆探技術(shù)雖然具有較多優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)也存在一定不足和問題，因?yàn)榉囱h(huán)鉆探設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)速度較低，當(dāng)進(jìn)入黏土層時(shí)，存在一定困難。對(duì)于該項(xiàng)問題的解決是，鉆頭深入黏土層中，被泥土層包裹起來(lái)時(shí)，需要快速將鉆頭提起，并且快速轉(zhuǎn)動(dòng)鉆頭，用水沖洗，將鉆頭上的泥漿沖開。在深入鉆頭時(shí)，要保證鉆頭的壓力較小，采用泥漿處理劑處理，避免泥漿又一次包裹鉆頭。

（3）繩索取心鉆探技術(shù)及其對(duì)提高鉆探效果的作用。①繩索取心鉆探技術(shù)概述。繩索取心采用大直徑的鉆桿，在鉆具里面套裝一根取芯管，在鉆進(jìn)過程中，巖芯緩慢地裝在取芯管內(nèi)。當(dāng)回次進(jìn)尺終了，巖芯裝滿取芯管時(shí)，采用帶繩索的打撈器，從鉆桿中把取芯管提出，提取巖芯后，又從鉆桿中把取芯管放到孔底，繼續(xù)鉆進(jìn)。繩索取芯與普通鉆進(jìn)取芯相比，具有控制鉆孔偏斜度、提高鉆進(jìn)效率、降低工程成本、提高巖芯采取率、減少孔內(nèi)事故等優(yōu)點(diǎn)；尤其在鉆穿復(fù)雜地層方面，有著其它施工技術(shù)無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用，采用該項(xiàng)技術(shù)的特點(diǎn)是能夠用于天然氣勘測(cè)和冰層探測(cè)等。②繩索取芯鉆探技術(shù)對(duì)提高鉆探效果。采用繩索取芯鉆探技術(shù)對(duì)于鉆探效果的提升主要體現(xiàn)在幾個(gè)方面：一是在鉆探工作進(jìn)行時(shí)，人員不用提鉆，直接撈取巖心樣品，可以提高鉆探的效率，減少鉆探的輔助時(shí)間。二是該項(xiàng)技術(shù)巖、礦心采取率高，該工藝鉆進(jìn)中外管單動(dòng)，內(nèi)管相對(duì)靜止，鉆進(jìn)過程中不僅避免了沖洗液直接沖刷巖芯，同時(shí)還避免了機(jī)械力對(duì)巖芯的破壞作用。巖芯裝在取芯管內(nèi)不再磨損，并可隨時(shí)用打撈器將取芯管提出孔外，巖芯采取率可以達(dá)到95%以上。傳統(tǒng)的鉆探工作（普鉆）需要工作人員進(jìn)行反復(fù)鉆探，并且不斷拆卸鉆頭，這是不利于鉆頭維護(hù)和保養(yǎng)的，并且還會(huì)對(duì)鉆頭產(chǎn)生損害。采用繩索取芯技術(shù)是對(duì)傳統(tǒng)的鉆探技術(shù)的革新，進(jìn)行鉆探時(shí)，大大降低鉆頭的損傷率，提升鉆頭的工作效率。③完善繩索取芯鉆探技術(shù)。上文已對(duì)繩索取芯鉆探技術(shù)的特點(diǎn)進(jìn)行了說(shuō)明，并且由于它的優(yōu)勢(shì)所在，該項(xiàng)技術(shù)在地質(zhì)勘測(cè)行業(yè)中得到推廣和應(yīng)用。目前在世界范圍內(nèi)，繩索取芯技術(shù)是一項(xiàng)被世界工人的效率較高、鉆探效果好的技術(shù)，雖然在我國(guó)，繩索取芯鉆探技術(shù)的發(fā)展歷史也較長(zhǎng)，但是因?yàn)檫@樣或那樣的原因，技術(shù)還未得到完全推廣，應(yīng)用效果也不是很理想。筆者所在單位自2008年普及繩索鉆探工藝，單位年產(chǎn)量超10萬(wàn)米，但據(jù)筆者了解，還有不少單位，特別是個(gè)體施工隊(duì)仍未普及繩索工藝。產(chǎn)生這一因素的原因較多，比如鉆桿質(zhì)量不合格，設(shè)備質(zhì)量不過關(guān)，又或者是人員的操作技術(shù)存在問題等。如果能在我國(guó)地質(zhì)鉆探中全面推廣繩索取芯技術(shù)，那么將獲得較大的經(jīng)濟(jì)效益。在此過程中，就需要解決鉆桿的質(zhì)量問題，解決該問題的技術(shù)主要包括兩種：一種是提高鉆桿材料的質(zhì)量，另一種是提高鉆頭連接處的結(jié)構(gòu)性能，如果繩索取芯鉆探技術(shù)的性能與普通鉆桿性能類似，那么該項(xiàng)技術(shù)就會(huì)得到相應(yīng)推廣。

（4）組合鉆探技術(shù)的使用。顧名思義，組合鉆探技術(shù)就是將以上所有技術(shù)，包括其他先進(jìn)鉆探技術(shù)，根據(jù)實(shí)際情況相結(jié)合起來(lái)使用，將其結(jié)合可以克服某一項(xiàng)技術(shù)的缺點(diǎn)，將其優(yōu)勢(shì)加以組合，互相促進(jìn)其技術(shù)的發(fā)展。這樣不僅可以擴(kuò)大鉆探技術(shù)的使用范圍，提高鉆頭效率，還能縮短工期，節(jié)省一定人力，具有顯著的鉆探效果，擁有十分廣闊的發(fā)展前景。

4 結(jié)語(yǔ)

中國(guó)的礦產(chǎn)資源含量相對(duì)較少，隨著對(duì)礦產(chǎn)資源的需求不斷增多，需要向更深處探明礦產(chǎn)存在情況，其鉆探技術(shù)也需要不斷提高和革新。目前，我國(guó)采用最多的鉆探技術(shù)是繩索取芯鉆探技術(shù)、液動(dòng)潛孔錘技術(shù)和反循環(huán)鉆探技術(shù)等，為了保證鉆探工作的順利進(jìn)行，還需要進(jìn)一步提升鉆探技術(shù)的效率。