新形勢下探礦工程中鉆探技術(shù)的應(yīng)用

楊對榮

（甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查，甘肅 天水 741020）

礦產(chǎn)資源的所在地存在較為惡劣的自然環(huán)境地質(zhì)條件，例如缺水干旱、地層傾斜、具有大量不易被破壞的石塊層，甚至可能存在軟硬互層以及礦層自燃等多個因素造成的破碎帶，這些問題加大了礦產(chǎn)開采的難度，也使得鉆探施工變得更加困難。為了更具體的了解我國鉆探技術(shù)的狀況，本文對探礦工程中鉆探技術(shù)的相關(guān)問題進行分析，希望能為鉆探技術(shù)的實際應(yīng)用提供有用措施。

1 鉆探技術(shù)及過程

目前我國的探礦工程主要利用機械鉆探的方式開展工作，具體是指利用機械工具進行采樣、勘探等工作。在實際施工中面對地形地質(zhì)的復雜情況，需要相關(guān)勘驗人員對工作區(qū)域的地下結(jié)構(gòu)預先進行研究，才能提高工作效率，保質(zhì)保量地完成相關(guān)工作。但是由于地理環(huán)境的復雜性，無法只通過地表表現(xiàn)來判斷該地區(qū)地下是否存在可開采的礦物及其存儲數(shù)量，這就需要對目標地區(qū)進行深入的勘查。

在對地理環(huán)境復雜的區(qū)域進行勘探時需要利用好的鉆探技術(shù)，才能能夠有效的控制成本，提高在復雜地形的勘探效率。通過鉆探技術(shù)可以得到目標地區(qū)的巖石樣本、水樣本等，通過對這些樣本成分的具體分析可以得到目標地區(qū)地下礦物的實際狀況。

在實際進行鉆探工作時，通過合理應(yīng)用鉆探技術(shù)可以得到目標地區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，巖層結(jié)構(gòu)等信息。鉆探技術(shù)是需要對鉆孔結(jié)構(gòu)、方法以及深度等多方面應(yīng)用的綜合性技術(shù)。在探礦工程進行過程中，地質(zhì)鉆探具有設(shè)備精度高、效率高等優(yōu)勢。但是地質(zhì)鉆探過程是一個涉及面很大的工程，因此相關(guān)工作人員需要了解目標地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境、礦物儲存量等內(nèi)容，再利用這些基礎(chǔ)信息對目標地區(qū)的地形地貌進行仔細的勘探，完成深入勘探的任務(wù)。在鉆探工作進行過程中，工作人員需要對目標地區(qū)的建筑物高度、地基深度等信息進行分析，詳細計劃施工區(qū)域盡力避讓難以施工的區(qū)域，并采取一定的防護措施。只有進行了勘探工作，才能夠快速獲得目標地區(qū)的實際信息，為后續(xù)工程鋪設(shè)良好通道，有效降低工程的投資資金，保障后續(xù)施工質(zhì)量，提高礦產(chǎn)工程施工效率[1]。

2 鉆探施工的作用

2.1 資源勘測過程

我國地大物博資源豐富，礦產(chǎn)存貯量位居世界前列，但是其開發(fā)效率低，造成很多不必要的浪費，資源勘探仍然具有很大的提升空間。隨著勘探技術(shù)的不斷發(fā)展壯大，勘探的深度也逐漸加深只是所得信息變換不大，導致資源開發(fā)利用上仍然受到一定限制。較為先進的勘探技術(shù)可以進行地下800m的勘測任務(wù)，對于資源利用率有一定提升。我國的勘探技術(shù)還沒能達到先進水平，資源利用率相對較差，這就需要根據(jù)我國的實際情況具體分析，加大資金投入提高對勘探技術(shù)的研發(fā)力度，同時也應(yīng)在勘探時注意環(huán)境保護、災(zāi)害防治、合理完善技術(shù)水平等。盡早將勘探水平提高至先進水平，加強對礦產(chǎn)資源的勘探和利用，發(fā)揮其實效價值[2]。

2.2 鉆探取樣過程

勘測技術(shù)的出現(xiàn)豐富了地理學、資源開發(fā)學等進行研究的手段，提供了真實有效的參考數(shù)據(jù)。鉆探技術(shù)是勘測技術(shù)中的一項重要分支，不僅可以將地理學和探礦工程聯(lián)系起來，還可以為探礦工程中資源開發(fā)環(huán)節(jié)提供檢驗技術(shù)。有效的利用鉆探技術(shù)可以從實物中選取合適的樣品便于工作人員分析研究。此外鉆探技術(shù)還可以應(yīng)用于海洋研究、地下勘測、航空研究等。

隨著現(xiàn)代技術(shù)的不斷發(fā)展，對于地下資源的開發(fā)也不斷加深，范圍不斷擴大，所以需要更準確的了解地球內(nèi)部可能存在的資源并對其進行探究。這一環(huán)節(jié)就需要利用鉆探技術(shù)在目標地區(qū)搜集豐富多樣的動態(tài)信息，全面掌握目標地區(qū)的地質(zhì)、內(nèi)部構(gòu)造、殼層結(jié)構(gòu)等相關(guān)信息。在勘測過程中需要鉆探取樣，有了合適的樣品才能進行科學研究，分析實際情況，提供有用信息，保障后續(xù)工程順利進行并提高資源利用率[3]。

3 鉆探技術(shù)的實際應(yīng)用分析

3.1 應(yīng)用繩索取芯技術(shù)

繩索取芯顧名思義，主要是指通過操作鉆桿，利用繩索的升降將巖芯提取出來。通過這種方式能夠使得提取巖芯的過程更加便捷。一般情況下，只有鉆機中鉆頭部分發(fā)生故障，才會使用鉆桿來代替鉆頭進行工作。在鉆探工作中，一般用巖芯管補充礦芯，無需將鉆桿抬回地面就可將巖芯填滿，若想打撈巖芯管便可使用鉆探設(shè)備中的配套繩索將其取出。應(yīng)用這種技術(shù)可以為后續(xù)探礦工作預留更多時間，提高工程整體效率。目前繩索取芯是探礦工程中的常用技術(shù)，通過繩索取芯可以提高取芯速度和質(zhì)量，同時發(fā)現(xiàn)堵塞問題可以及時處理，減少鉆桿磨損，延長其使用壽命。使用繩索取芯操作便捷，減輕了工作人員的工作任務(wù)，降低任務(wù)強度。繩索取芯可以在固體礦產(chǎn)開采?？拥馈⒈鶎拥确矫鎽?yīng)用。

3.2 應(yīng)用潛孔錘技術(shù)

潛孔錘技術(shù)是我國較為先進的技術(shù)，它是將回轉(zhuǎn)鉆探技術(shù)作為基礎(chǔ)，在此之上進行深入研究才產(chǎn)生的一項技術(shù)。潛孔錘具體是指將沖洗液添加進入潛孔錘中，再利用加入時產(chǎn)生的能力驅(qū)動潛孔錘進行操作。當潛孔錘接收能量，可以把獲得的能量最大限度傳送給鉆頭，傳送中不產(chǎn)生不必要的能量消耗，提高潛孔錘在使用過程中對巖體進行操作的效率。而添加進入潛孔垂的沖洗液，是開采過程中對泥漿泵操作獲得的產(chǎn)物，可以在鉆頭升降過程中帶來具有一定節(jié)奏較強的沖擊力，憑借這種力驅(qū)動潛孔錘。潛孔錘技術(shù)主要是對回轉(zhuǎn)鉆探技術(shù)進行了一些優(yōu)化，把回轉(zhuǎn)力替換為相對高強的沖擊力，對鉆頭施加更大的力提高鉆頭的開采能力，更好的鉆探硬度較高地區(qū)的巖石使其應(yīng)用范圍更廣，提高鉆探效率的同時降低礦產(chǎn)工程的成本。潛孔錘技術(shù)使用需要注意幾點：①需要先固定好潛孔錘，再使用高頻震動模式。②要嚴格控制沖洗液傳送，減少潛孔錘的磨損，保障泥漿具有一個較低狀態(tài)的粘稠度。③合理控制沖洗液中砂質(zhì)的分布狀態(tài)，使沖洗液保持一定的潤滑性。潛孔錘技術(shù)應(yīng)用于小口徑的巖心才能有良好的鉆探效果，它可以應(yīng)用于錨固施工、水下爆破等等方面。我國對潛孔錘的研究主要從提高潛孔錘鉆探能力和對高強度環(huán)境適應(yīng)兩方面進行，目前我國潛孔錘技術(shù)已經(jīng)位列世界前位，在未來有希望將潛孔錘技術(shù)應(yīng)用在石油天然氣勘測和礦山地質(zhì)勘察的工作中。

3.3 應(yīng)用反循環(huán)技術(shù)

反循環(huán)技術(shù)是指利用介質(zhì)循環(huán)產(chǎn)生一定沖擊力，在通過沖擊力提供動力以達到驅(qū)動潛孔錘進行鉆探工作的目的。反循環(huán)技術(shù)一般分為兩種形式：其一是水力反循環(huán)，其二是空氣反循環(huán)。水力反循環(huán)是指利用水或者泥漿這類便宜取材的流體作為介質(zhì)，從而實現(xiàn)往復不斷的循環(huán)操作。通過鉆桿將這種介質(zhì)傳送到孔內(nèi)部，從而為鉆頭提供力驅(qū)動鉆頭采取巖芯并將其打撈到地面上?？諝庋h(huán)技術(shù)是指將壓縮后的空氣作為介質(zhì)參與整個循環(huán)。壓縮后的空氣會通過鉆桿外的輸送管道進入鉆孔內(nèi)部，在過程中產(chǎn)生一定的沖擊力，以此使得潛孔錘獲得能量開始進行鉆探工作。水力反循環(huán)可以完整地把巖石提取出來，利用完整巖石進行更為精準地分析，提高數(shù)據(jù)準備度，減輕了工作強度更好的保障施工的質(zhì)量。空氣反循環(huán)是指空氣完成循環(huán)為潛孔錘提供力后，將巖石碎塊通過鉆桿中心通道帶到地面上獲得充足樣品，更好地進行深入分析。在實際過程中，進行勘探的技術(shù)人員可通過分析勘探物體和勘探條件有側(cè)重性的選擇合理鉆探方法。應(yīng)用空氣反循環(huán)技術(shù)的鉆探效率比應(yīng)用水力反循環(huán)的鉆探效率更低，同時對能量有更大的需求。整體而言，反循環(huán)技術(shù)適合應(yīng)用于地質(zhì)條件松軟容易塌陷的地理位置或者水并水文一類的地理位置進行采樣勘探工作。更具體而言反循環(huán)技術(shù)可以應(yīng)用于注漿施工和在復雜環(huán)境下中的錨固工作中。對于缺水干旱的環(huán)境更適合使用空氣反循環(huán)技術(shù)，可以減少采集的巖石樣本的施工成本，但這其中從存在一個問題，它不能通過巖石樣本分析得到目標地區(qū)整體的地質(zhì)結(jié)構(gòu)。

4 結(jié)語

我國是資源大國，礦產(chǎn)資源豐富，但是受到經(jīng)濟因素的制約和影響，使得我國的鉆探技術(shù)還未能達到世界先進水平與發(fā)達國家具有一定的差距。隨著我國全面發(fā)展經(jīng)濟水平提升，各項產(chǎn)業(yè)對礦產(chǎn)資源的需求量上升，這一現(xiàn)狀直接促進鉆探技術(shù)不斷革新提高技術(shù)水平，從多個領(lǐng)域可以印證這一點如裝備、工藝技術(shù)等。希望更先進的鉆探技術(shù)能夠讓我國勘探事業(yè)良好發(fā)展，早日達到世界先進水平。