淺談地質勘察工程中的鉆探技術

劉宸

摘 要：隨著我國經濟的蓬勃發展，對于各種能源的需求量大大增加，我國的地質勘察工程也逐漸發達。在地質勘察工程中，鉆探技術發揮了重要的作用。鉆探技術的不斷改進，大大提高了我國地質勘察工程工程的技術水平。文章將對簡述地質勘察工程的含義和特點，介紹一些地質勘察工程當中的主要鉆探技術類型。

關鍵詞：地質勘察工程；鉆探技術；鉆孔

地質勘察工程工程具有強烈的學科交叉性，與地質學、物理學、地質學、工程建筑學都具有密切的聯系。在地質勘察的過程中，鉆探技術具有舉足輕重的地位。雖然我國的鉆探技術水平比較低，相比歐美發達國家還有一定的差距，但是也在不斷進步的過程當中。鉆探技術的不斷進步，帶來的良好后果就是我國的礦物資源產量逐年增加。我國應當保持這種良好發展勢頭，盡快縮短與發達國家在經濟上的差距。

1 地質勘察工程簡述

地質勘察工程，就是通過勘探、試驗、調查、測繪等手段，對目標地區的地質條件進行判斷和評估，了解目標地區的水體、巖體、土體的分布情況和變化規律。了解了這些條件，就能夠對建筑物的適應性、穩定性和環境演化性進行論證、分析，為施工方案的確定和修改提供依據。地質勘察工程涉及多項工程技術，其中以鉆探技術最為重要。通過鉆探，地質勘察工作者能夠了解當地的土壤狀況、巖石類型、地下結構分布，有助于制定準確的工程建設方案。

在進行地質勘察的鉆孔過程中，鉆孔深度通常不超過10米。地質勘察人員從鉆孔當中進行取樣、觀測、試驗分析，能夠有效了解目標地區的地質條件，比如土壤的質量、巖石的堅硬程度、地下水的流速和流向等等。這些信息都是確定工程建設方案不可缺少的信息依據。比如在建設工業建筑或民用建筑的時候，鉆探孔的布置一定要考慮到建筑的輪廓線。而在建設水壩工程的時候，鉆探孔的布置則要沿著水壩的軸線來進行。

2 主要鉆探技術

2.1 反循環鉆探技術

反循環鉆探技術，又可以分為空氣反循環鉆探技術和水力反循環鉆探技術。這種分類是因為二者之間的循環介質不同。空氣反循環鉆探技術利用空氣作為循環節制，空氣通過雙壁鉆桿的外管被輸送到鉆孔底部，由于體積膨脹而產生劇烈沖擊力，推動鉆孔底部的潛孔錘沖擊巖石和土壤，沖擊產生的巖石碎屑和土壤樣品會隨著空氣回升到地面的過程被帶到地面，以供地質勘察人員進行分析研究。而水力反循環鉆探技術利用水和你將作為循環的介質，利用水和泥漿的沖擊力來沖擊土壤和巖石，并將巖石碎屑和土壤樣品帶回地面。

這兩種技術各有各的優缺點和適用范圍。空氣反循環鉆探技術的優點是勞動強度低，花費成本低，非常適合干旱地區的地質勘察，缺點是產生的巖石碎屑缺乏代表性，不能夠完整地反映出目標地區的地質結構特點；水力反循環鉆探技術則與其恰恰相反，得到的巖石碎屑比較完整，能夠很好地反映出目標地區的地質結構特點，缺點是比較消耗水資源，花費成本更高，而且工作效率相對空氣反循環鉆探技術要低，適用于土質松軟的地區。

2.2 繩索取心技術

繩索取心技術可以不利用鉆桿就獲取巖心，核心工具是裝載巖心的巖心管。但是，如果鉆頭出現質量問題，不得不進行更換的情況下，獲取巖心仍然需要用到鉆桿。大部分情況下，繩索取心技術還是可以進行廣泛應用的，具有極強的便捷性和適應性，還能夠保證巖心的質量。利用繩索取心技術，鉆孔的深度會比其他的鉆探技術要淺，花費的時間比較少。如果發生了阻塞，還能夠利用打撈工具取心，能夠避免鉆桿工具與巖心發生摩擦，提高了取心的效率。在繩索取心技術的過程中，鉆頭的升降頻率比其他技術方式要低得多，鉆頭的使用壽命大大增加。

另外，繩索取心技術過程中勞動人員的工作強度比較低，工作人員沒有太過沉重的體力負擔。在對坑道、冰層、天然氣和固體礦產的鉆探過程中，都可以應用到繩索取心技術。

2.3 液動潛孔錘鉆探技術

這種技術的主要工作原理是利用沖洗液來提供液動潛孔錘的動力，液動潛孔錘再帶動鉆頭來進行鉆探。向液動潛孔錘當中輸出沖洗液，通常會采用泥漿泵這一工具。泥漿泵按照一定的頻率反復將沖洗液輸入液動潛孔錘，液動潛孔錘在沖擊力和回轉力的作用下，對地下巖石和土壤發起沖擊。利用這一技術，鉆孔的效率得到了極大程度的提高，同時成本卻有所降低，非常適用于地下巖石硬度大、脆性大、抗剪強度低的施工地區。這一技術的施工重點是設備的緊固問題，沖洗液的質量也有很大影響。在選擇沖擊液時，要盡量選擇潤滑性強、含沙量低、粘稠度低的液壓泥漿，這樣才能保證鉆孔的質量。另外，在這種技術模式當中，液動潛孔錘的工作強度很大，自身損耗速度較快，需要頻繁地進行更換。所以，目前對這一技術的主要改進方向，在于提高液動潛孔錘的工作效率，降低液動潛孔錘的損耗速度，延長其使用壽命。這一技術主要應用于金屬礦山、化工生產、石油開采、水電建材等領域。

2.4 其他鉆探技術

組合鉆探技術，就是講上述的反循環鉆探技術、繩索取心技術和液動潛孔錘鉆探技術組合到一起進行鉆探。這一技術綜合了上述三種技術的優點，能夠根據目標地區的地質條件和鉆探要求來進行鉆孔，提高了鉆探效率的同時也降低了鉆探花費的成本。新型節水鉆探技術也是一種新興的鉆探技術。這一技術是考慮到干旱地區的地質情況所產生的，利用超聲波技術制造的金剛石鉆頭來進行鉆探，不僅鉆探效率極高，而且具有很長的使用壽命。新型沖洗液的研制也是一種改進方向，彌補現在通用的沖洗液容易在鉆桿內部產生污垢的缺陷，對鉆具進行保護。

3 結語

地質勘察工程能夠幫助人們了解目標地區的水文、地質條件，為工程建設方案的制定提供完善的科學依據。鉆探技術是地質勘察工程中的重要環節。由于各地區的地質條件不同，采取的鉆探技術也有所不同。地質勘察人員要充分了解每一種鉆探技術的優點、缺點和適用范圍，在靈活利用的同時，不斷對鉆探技術進行改進，同時多方面完善鉆探技術，比如制造新型鉆頭、研發新型的沖洗液，進一步提高我國地質勘察的鉆探水平。

參考文獻

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