地質(zhì)鉆探技術(shù)與應(yīng)用研究

■李海芬，胡 凱 ■新余良山礦業(yè)有限責(zé)任公司，江西 新余 338000

地質(zhì)鉆探技術(shù)是一門比較復(fù)雜的學(xué)科技術(shù)。地質(zhì)鉆探技術(shù)具有悠久的發(fā)展歷程，早就在我國得到了廣泛應(yīng)用。中國地大物博有著豐富的礦產(chǎn)資源，同時(shí)也有著十分巨大的儲(chǔ)量。中國的國土面積在世界上排名第三，資源也比較豐富，從中國改革開放以來，就進(jìn)行過很多大規(guī)模的地質(zhì)勘探工作，開發(fā)礦產(chǎn)，并且有效的推動(dòng)了我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，進(jìn)而為我國的發(fā)展作出了相應(yīng)的貢獻(xiàn)。近年來隨著我國現(xiàn)代化發(fā)展不斷加快，工程地質(zhì)鉆探技術(shù)也得到了大力的發(fā)展。當(dāng)今社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要礦產(chǎn)資源的大力支持，就目前而言，許多淺層容易開采的礦產(chǎn)多數(shù)都已經(jīng)被開發(fā)了，剩下的大多都是地質(zhì)比較復(fù)雜、深層難以開采的礦產(chǎn)資源以及開采難度系數(shù)非常大的礦產(chǎn)，在對(duì)這種礦產(chǎn)資源進(jìn)行探測(cè)開采時(shí)，不僅需要結(jié)合相關(guān)理論知識(shí)，還需要對(duì)鉆探技術(shù)進(jìn)行實(shí)地的研究以及實(shí)驗(yàn)。這對(duì)地質(zhì)鉆探技術(shù)工藝以及設(shè)施都提出了許多要求，對(duì)提升地質(zhì)鉆探技術(shù)應(yīng)用時(shí)得工作效率、保障鉆探技術(shù)使用時(shí)的安全以及對(duì)鉆探技術(shù)實(shí)施時(shí)的成本控制都提出了具體且合理的要求，這樣可以更加確保地質(zhì)鉆探的質(zhì)量。

1 簡述地質(zhì)鉆探技術(shù)

人類生產(chǎn)工作中的很多方面都會(huì)涉及到地質(zhì)鉆探技術(shù)，比如礦產(chǎn)資源的勘察和工程中地質(zhì)狀況的信息收集等不同領(lǐng)域。地質(zhì)鉆探工作是屬于巖土工程勘探重要組成部分之一。在對(duì)鉆探工作進(jìn)行施工過程之中，受鉆探技術(shù)、工藝以及設(shè)施的影響比較大，可能會(huì)影響工程的質(zhì)量以及工期。我們?cè)阢@探作業(yè)開始之前，一定要根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件選擇正確的施工設(shè)備，并且選用先進(jìn)科學(xué)的鉆探技術(shù)與工藝流程，這都可以有效地保障鉆探技術(shù)高質(zhì)量的完成。在地質(zhì)鉆探技術(shù)實(shí)施過程之中會(huì)遇到許多比較復(fù)雜的地質(zhì)。例如:在取芯比較困難的地層、取芯鉆探之中孔壁不穩(wěn)固、鉆孔滲水以及漏水，這些都反映出了鉆探技術(shù)在施工過程之中的一些問題。如若鉆進(jìn)中孔壁的時(shí)候沒有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，將有可能會(huì)造成成孔非常困難、鉆進(jìn)也不能正常運(yùn)行;取芯也會(huì)很困難，巖芯的采用概率將無法到達(dá)地質(zhì)需求。為此，為了確保巖土工程勘探的質(zhì)量，地質(zhì)勘探取芯率以及鉆孔成孔是決定巖土工程勘探質(zhì)量作用。

2 鉆探技術(shù)對(duì)地質(zhì)工程的重要性

中國國土面積廣闊，人口眾多，這也是造成中國現(xiàn)在礦產(chǎn)資源比較緊缺的重要原因之一，礦產(chǎn)資源的緊缺已經(jīng)成為國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)以及國民經(jīng)濟(jì)收入的重要難題，問題也得到了國家領(lǐng)導(dǎo)人以及政府的高度重視。所以在一些相關(guān)文件之中就地質(zhì)工程工作做出了一系列明確規(guī)定，也提出了地質(zhì)工程工作的主要任務(wù)，這其中以“加強(qiáng)非能源重要礦產(chǎn)勘查”以及“突出能源礦產(chǎn)勘查”為重要的任務(wù)。中國還為地質(zhì)工程投入了龐大的資金，除去已經(jīng)在實(shí)行之中的國土資源大調(diào)查專項(xiàng)基金以外，還開啟了危機(jī)礦山接替資源找礦專項(xiàng)基金以及地質(zhì)勘查基金。在某一些地區(qū)還出現(xiàn)了地方以及個(gè)人都在尋找礦產(chǎn)資源，請(qǐng)對(duì)此表現(xiàn)出了極大的興趣和熱情，也對(duì)此進(jìn)行了比較大規(guī)模的投資。隨著近些年以來，地質(zhì)工程的工作在不斷的增強(qiáng)，地質(zhì)鉆探作業(yè)的工作量也在逐漸的上升，在某一些省市地區(qū)平均每年的鉆探作業(yè)工作量甚至達(dá)到了數(shù)十萬米。而鉆探項(xiàng)目的資金一般來源于礦產(chǎn)資源補(bǔ)償費(fèi)、市場(chǎng)項(xiàng)目、國土資源大調(diào)查、地方財(cái)政補(bǔ)貼、中央財(cái)政補(bǔ)貼以及省資源補(bǔ)償費(fèi)等等。鉆探作業(yè)工作量的增加的同時(shí)多鉆探技術(shù)以及設(shè)備的需求量也在一并增加。怎樣讓地質(zhì)鉆探技術(shù)適應(yīng)我國當(dāng)前的環(huán)境狀況，已經(jīng)成為了我國當(dāng)前需要重點(diǎn)考慮的問題。在現(xiàn)階段，地質(zhì)鉆探技術(shù)怎樣才能夠適應(yīng)新的要求，適應(yīng)當(dāng)前人類前行的步伐，是人類所面臨的新問題。

3 在工程地質(zhì)鉆探技術(shù)的運(yùn)用狀況

和世界上許多擁有非常先進(jìn)的鉆探技術(shù)的一些國家相比，中國的工程地質(zhì)鉆探技術(shù)相對(duì)而言還是比較落后。在采用鉆探技術(shù)施工過程之中，用的最廣的是立軸式的巖心鉆機(jī)，但是這二十世紀(jì)八十年代左右設(shè)計(jì)完成的。就現(xiàn)代而言，主要是依賴于進(jìn)口的全液壓動(dòng)力頭鉆機(jī)，現(xiàn)在我國也開始自主研發(fā)這類的產(chǎn)品，并且在市場(chǎng)上也開始流通了，但是卻還沒有開始進(jìn)行大面積的應(yīng)用推廣，現(xiàn)在在市場(chǎng)上只有極個(gè)別的具有鉆深能力(1000m 左右)的鉆機(jī)，而且還這個(gè)市場(chǎng)沒有成型。在鉆探工藝上，有很多比較先進(jìn)的鉆進(jìn)工藝方案還并未得到大規(guī)模應(yīng)用推廣。

3.1 反循環(huán)式鉆探技術(shù)

在地質(zhì)鉆探技術(shù)當(dāng)中，有一種全新的鉆探技術(shù)，那就是反循環(huán)的鉆探技術(shù)。地質(zhì)鉆探界把這個(gè)技術(shù)稱之為鉆探技術(shù)又一次革命。反循環(huán)鉆探技術(shù)主要分為空氣反循環(huán)和水利反循環(huán)，同時(shí)能夠利用這兩種方法在同一鉆孔中使用同一套鉆具進(jìn)行鉆進(jìn)的轉(zhuǎn)換。空氣反循環(huán)效率高，成本低，適合干旱地區(qū)。水利反循環(huán)取心質(zhì)量好，判層及時(shí)，時(shí)間利用率高。按照地層的具體條件，可以把這兩種鉆探方法綜合使用，也可以進(jìn)行單獨(dú)應(yīng)用水力反循環(huán)鉆進(jìn)和空氣反循環(huán)鉆進(jìn)，在國土資源巨大調(diào)查過程中起著不可或缺的作用。空氣反循環(huán)取樣鉆進(jìn)這個(gè)方法所需的成本比較低，其效率比較高，但是在目前還是沒有得到相關(guān)地質(zhì)工作人員的認(rèn)同，現(xiàn)在也沒有被推廣。就目前而言，在地質(zhì)施工鉆探技術(shù)的運(yùn)用之中，所采用的一些技術(shù)仍然還是處在二十世紀(jì)八十年代的水平。因?yàn)楝F(xiàn)在中國地質(zhì)工程之中鉆探技術(shù)水平并不是很高，在地質(zhì)工程中鉆探工作時(shí)效果以及效率到?jīng)]有達(dá)到預(yù)期的標(biāo)準(zhǔn)，這些都具體體現(xiàn)在臺(tái)月效率非常低、在一些復(fù)雜地層進(jìn)行鉆進(jìn)時(shí)問題比較多、對(duì)深孔進(jìn)行鉆進(jìn)時(shí)能力比較差、鉆進(jìn)成本有非常高。因?yàn)檫@樣一些問題，造成鉆探技術(shù)在地質(zhì)工作時(shí)的技術(shù)受到了很大的影響。

3.2 繩索取心鉆探技術(shù)

繩索取心是一種不提鉆取心的鉆探技術(shù)，其工作的基本原理是:在巖礦心里裝滿巖心管，又或者巖礦心出現(xiàn)堵塞的時(shí)候，并不需要將孔內(nèi)的鉆桿柱上升到地表，反而借助專用繩索與打撈工具從鉆桿柱里面把巖礦心的容納管取上來。在實(shí)際的工作中，鉆頭只有在檢查磨損情況或者是鉆頭需要更換的時(shí)候，才會(huì)提升全部的鉆桿柱。繩索取心鉆探的技術(shù)可以減少升降鉆具輔助的時(shí)間，可以增加純鉆進(jìn)的時(shí)間，并且可以提高鉆進(jìn)的效率。同時(shí)，還減少了鉆探機(jī)械的升降系統(tǒng)磨損和動(dòng)力消耗，也減少了由于升降鉆桿柱的沖洗液對(duì)于孔壁沖擊的作用，進(jìn)而使得孔內(nèi)更加的安全。金剛石繩索取心鉆進(jìn)這個(gè)方法雖然已經(jīng)得到了比較多的運(yùn)用，但是目前還沒有廣泛的普及。雖說液動(dòng)錘鉆進(jìn)這個(gè)方案有著非常多的優(yōu)點(diǎn)，大家對(duì)次也非常認(rèn)可，但是，主要由于這個(gè)方案如果在比較惡劣泥漿環(huán)境下工作的時(shí)候，對(duì)鉆具壽命以及可靠性都存在著許多問題，將會(huì)使年鉆探現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)以及施工時(shí)的管理水平下降，只是這種方案在地質(zhì)工程之中鉆探的運(yùn)用比以前還有少。在鉆探時(shí)換鉆頭方法已經(jīng)取得了成功，但是在一些實(shí)際操作時(shí)且很少運(yùn)用。

4 結(jié)束語

綜上所述，中國現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的速度越來越快，中國目前所擁有的鉆探技術(shù)已經(jīng)不能再繼續(xù)滿足現(xiàn)在社會(huì)的需求，一些不足的地方也在慢慢的顯露出來。以目前的情況而言，中國現(xiàn)在在地質(zhì)鉆探技術(shù)上的發(fā)展重點(diǎn)就是需要提升鉆探的效率。現(xiàn)在金剛石繩索鉆探取芯法在世界各國的地質(zhì)鉆探施工中都在普遍使用，中國也應(yīng)該進(jìn)行大力的推廣和普及，而對(duì)于那些以不同的使用條件以及不同的地層的勘測(cè)技術(shù)也要隨之而更新，中國也應(yīng)該多向西方國家學(xué)習(xí)地質(zhì)工程中鉆探技術(shù)的理念，這樣中國的地質(zhì)工程鉆探技術(shù)才會(huì)發(fā)展得越來越好。

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