鉆孔找礦技術在工程地質鉆探中的運用

文｜福建省閩南地質大隊 郭德健

0 前言

改革開放以來，我國經濟飛速發展，工程地質鉆探項目也變得越來越多，其中，鉆孔技術就是地質鉆探技術的重要組成部分。本文從鉆孔找礦技術出發，首先從常用的地質鉆探設備、鉆探技術，結合不同種類的鉆孔找礦技術以及我國鉆孔技術今后發展方向對工程地質鉆探和鉆孔找礦技術做一個較為全面的介紹，然后，結合鉆孔找礦技術在工程地質鉆探中的具體用途，和一些更好利用鉆孔找礦技術的方法，分析鉆孔找礦技術在工程地質鉆探中的實際運用。

1 工程地質鉆探的發展應用

1.1 常用的地質鉆探設備

國內主要的地質鉆探設備有：立軸式巖心鉆機，是我國地質鉆探設備中的主力機型；全液壓動力頭巖芯鉆機，是我國目前發展速度較快的機型；國產坑道鉆機，主要用于深部礦山區的鉆探；以及煤層氣鉆機，用于煤層氣的鉆探工程。因為煤層氣鉆機中使用較多的進口設備，價格較為昂貴，因此為我國在煤層氣鉆機的研究和生產方面提供了十分廣闊的市場。而國外主要的地質鉆探設備有：全液壓動力頭巖芯鉆機，是國外發展規模較為完整的主流機型；新型中深孔鉆機，是隨著復合鉆探技術的進步和發展，得到日益廣泛的使用的機型；自動化、智能化鉆機，是在歐美國家發展并成熟的，能夠依靠計算機和設備主動完成單人操作，適應多種作業條件的機型。

1.2 常用的地質鉆探技術

1.2.1 回轉式

回轉式地質鉆探技術指的是，利用鉆孔設備的回轉運動，逐漸將巖石粉碎并成孔鉆進，是一種非常普通的鉆探方法。回轉式鉆探技術中，經常使用的鉆機分為兩種：一種是正、反循環轉盤式鉆機；另一種為大、小鍋錐鉆機，不同類型的鉆機的回轉速度具有相當大的差別。而按照功能的不同，又可以將回轉鉆機分為兩種：只具備鉆進功能的相對簡單的回轉鉆機；以及具備鉆進功能，和循環洗井功能的結構完整的回轉鉆機。

1.2.2 沖擊式

沖擊式地質鉆探技術的使用歷史非常長。這種鉆探技術指的是：使用一字型或者十字型的鉆頭，通過鋼絲繩或者鉆桿相連的方式，進行上下運動，沖擊巖石，將被粉碎掉的巖屑等撈出去除后，就形成了鉆孔。

1.2.3 沖擊回轉式

沖擊回轉式地質鉆探技術指的是：同時使用沖擊式和回轉式的地質鉆探技術，擊破巖石鉆進成孔。按照使用的沖擊器的不同，被分為液動沖擊回轉鉆探技術，以及氣動沖擊回轉鉆探。沖擊回轉式地質鉆探技術能夠保證硬質層轉速的提高，以及回轉進尺長度的增加，還能夠減小鉆孔的彎曲程度，從而能夠降低工程成本[1]。

1.3 工程地質鉆探的特點

1.3.1 依工程實際要求鉆孔

在工程地質鉆探中，在考察施工地區的地質條件后，還要根據即將進行的工程項目的特點對工程地質鉆孔進行詳細的分析，比如：在進行民用建筑的鉆孔布孔時，需要依照建筑的輪廓線進行鉆孔，而在水利工程的鉆孔布孔時，需要按照水利工程的壩軸線進行鉆孔，見圖1。

1.3.2 鉆孔深度因外界條件不同而不同

工程建筑鉆孔的深度是根據擬建構筑物的荷載確定鉆孔深度的，與擬建場地土體類別有關，因此，無論哪種工程建筑所使用的鉆孔其深度也必須根據建筑物荷載和土體類別確定。

圖1 礦體內部邊界的界定

1.3.3 使用鉆孔進行地質勘察

通過鉆孔，能夠對工程現場的地層巖性，地質結構，以及地下水文地質條件進行勘察。需要注意的是，為了保證使用鉆孔技術得出的分析的準確性，還需要通過地質鉆探技術對工程施工地區進行取樣觀測。

2 鉆孔找礦技術的發展應用

2.1 鉆孔找礦技術的分類

2.1.1 淺鉆

淺鉆技術與淺井的功能相似，主要被應用于開采埋藏較淺的礦床的勘探工作中。在鉆探過程中，如果出現大量涌水的現象時，也可以使用淺鉆技術進行工程的鉆探。淺鉆經常被安裝在汽車上使用，操作方便，容易獲取礦體表層數據，鉆出的孔淺，而且使用淺鉆的成本與使用其他鉆孔技術相比要低很多。但是淺鉆技術不能用于巖石硬度過大的鉆探工作中。

2.1.2 地下鉆

又被稱為坑內鉆，屬于巖心鉆的一種，主要被應用于水平坑道的打孔鉆探中。一些復雜礦床的勘探工作（礦體的數量多，礦體的產狀復雜），還可以被應用于地質環境復雜的礦床的勘探工作等，在這些情況下使用地下鉆技術，與其他鉆探技術相比，更具與準確性和高效性。但是因為地下鉆技術的應用原理復雜，且使用代價較大，因此，地下鉆技術適用的范圍較小。

2.1.3 巖心鉆

巖心鉆技術是應用的最廣泛的技術，因為這種技術不容易受其他條件（礦床、礦種、地質條件）的限制和影響，而且操作方便，準確度較高，因此具有十分廣闊的運用范圍。巖心鉆技術指的是在進行地質鉆探的過程中，經過巖心，對巖心進行相關的分析研究，獲取在地下深處礦體的地質信息數據，和水文參考數據，從而分析得出在礦床的分布和延伸情況，以及礦含量和礦質質量的主要情況[3]。

2.2 我國鉆孔找礦技術的發展方向

我國國土面積遼闊，地形復雜多樣，復雜多樣的地質條件，就決定著在不同地區進行地質鉆探時，要使用不同的鉆孔找礦技術。這就要求要加大對鉆孔找礦技術的研究力度，不斷尋找新的有效的鉆孔技術；而且有些地區地質條件惡劣，地質鉆探的難度大，為了進行有效的地質鉆探，就需要改進鉆探設備和鉆探技術。這就要求要改進鉆探設備的研究和生產工作，提高鉆探設備的質量，提高在不同地質條件下的適應能力和使用能力；而礦產資源需求量的不斷增加，以及易采礦產資源的減少，進行鉆孔找礦時，探測的深度就會大大增加，對技術的要求更高。

3 鉆孔找礦技術在工程地質鉆探中的運用

3.1 鉆孔找礦技術在工程地質鉆探中設備的運用現狀

鉆探技術設備是鉆孔找礦工程中的重要組成部分，它會隨著鉆探工藝，鉆探技術以及鉆探方法的進步而不斷的發展。同時它也會直接影響鉆孔找礦技術水平的進步。地質鉆探設備是指直接應用于鉆孔找礦工程中的機械設備，它們主要包括動力機，泥漿泵，鉆機等設備，這其中最重要、最核心的部分就是鉆機。這些設備會隨著科技的進步而不斷的進行改進和完善。

3.2 鉆孔找礦技術在工程地質探索中的實際運用

3.2.1 資源勘查

通過對鉆孔找礦技術，獲取地下地質相關數據信息，從而對地下的地質狀況進行較為準確的分析。可以用于地下礦產資源的探尋和開采、地下石油資源的開采、地下頁巖氣和地熱能的探尋和開發。

3.2.2 水文研究

在城市化發展速度不斷加快，和水資源愈發緊缺的現代社會，可以使用鉆孔找礦技術對城市地下水的水質和其他水文狀況進行勘察和監督，保證城市用水的安全；還可以用于農業地下水水文狀況的檢測，為農業用水提供保證。用于工業地下水的水文狀況研究和檢測，為合理利用工業用水，節約成本，減少污染提供支持。

3.2.3 輔助施工

當被應用于建筑工程，或者是水利工程的建筑時，為了保證工程的安全性，可以使用鉆孔找礦技術在工程正式實施之前進行地質勘探，這樣便于施工的安全開展。在施工過程中也可以使用鉆孔找礦技術，為通訊線路的安裝，建筑施工過程中的爆破提供支持，還可以用于采礦過程中的探氣探水和通風排水，保障施工的安全。

3.3 鉆孔找礦技術的未來發展趨勢

隨著科技的進步和人類對礦產資源需求的增加，鉆孔找礦技術的未來發展趨勢主要表現在以下幾個方面:

1.定向技術水平提高即定向對接技術和定向鉆井技術這兩項技術，需要國家和科研機構加大投入力度，并爭取取得具有我國自主知識產權的技術成果，而非依靠引進他國技術。

2.設備制造技術提升。即提高鉆頭，鉆機等一系列鉆具的制造技術，雖然我國目前傳統的鉆具已走向成熟階段，并且給企業帶來了非常可觀的利益，不過隨著鉆孔地質條件的日益復雜，要求社會上有新的能夠適應這種復雜地址條件的鉆具出現，這樣才能與時俱進，真正提高企業的效率。

4 結語

隨著鉆探技術的不斷發展，鉆孔技術也在不斷進步。鉆孔找礦技術運用于工程地質鉆探中，大大提高了工程施工的效率和安全，并將會有越來越先進的鉆孔找礦技術應用于工程地質鉆探中，在技術不斷豐富和發展的今天，鉆孔找礦技術將會與其他技術相結合，應用于更多的領域，擁有更廣闊的發展空間。