鉆探技術提高對探礦效果提升的利處

摘要：鉆探技術是取得地下實物、驗證地下信息、圈定礦體的唯一技術手段，因此鉆探技術的提高對提升探礦效果有重要作用。我國的鉆探技術與發達國家相比還有一定的差距，但是在不斷的發展中也取得了較好的成果。文章分別從繩索取心鉆探技術、液動潛孔錘鉆探技術、反循環鉆探技術和組合鉆探技術入手，分析了我國的鉆探技術對探礦效果提升的利處。

關鍵詞：鉆探技術；探礦效果；繩索取心鉆探技術；液動潛孔錘鉆探技術 文獻標識碼：A

中圖分類號：P634 文章編號：1009-2374（2016）36-0199-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.36.099

近幾年來，隨著經濟的發展和社會的進步，全世界范圍內對礦物和金屬的需求都大幅度提升，全球的固體礦產開采也以每年超過20%的速度上漲，因此鉆探技術也隨著探礦和開采的發展而逐漸改革和完善。我國鉆礦技術的起步較晚，因此和發達國家相比還有一定的差距。改革開放以來，我國的鉆探技術飛速發展，已經可以初步滿足社會的需求，為探礦提供了技術保障。

1 繩索取心鉆探技術

1.1 繩索取心鉆探技術的特點和使用范圍

繩索取心技術最早是美國將之引入到地質的鉆探中，發展到20世紀80年代的時候，這種技術在鉆探行業已經標準化，在探礦中發揮著重要的作用。在當時，美國和加拿大的繩索取心鉆探量已經達到了鉆探總量的90%以上，由此可見繩索取心在鉆探和探礦中的重要性。我國在1976年的時候引入繩索取心技術，然后不斷完善，形成了自己的體系。

具體而言，繩索取心的技術特點主要體現在以下三個方面：（1）提高鉆進的效率。由于繩索取心技術不需要頻繁地把巖礦心容納管提升上來，因此就可以節省較多的時間，進而增加純鉆進時間，對鉆進效率的提升有著重大意義；（2）巖心采取率較高。巖礦堵塞的時候，利用繩索取心可以快速地進行打撈，減少了巖礦腐蝕，再加上鉆探柱的平穩性，就會減少礦心的脫落，提高巖礦心采取率；（3）延長鉆頭使用壽命。傳統的鉆探方式會頻繁拆卸精鋼鉆頭，在此過程中會不可避免地產生磨損。因此利用繩索取心技術，在更換鉆頭的時候才會提起鉆頭，延長了精鋼鉆頭的使用壽命。

結合上述的繩索取心鉆探技術的特點，它適用的范圍主要是固體礦鉆探、天然氣鉆探、冰層鉆探、砂礦鉆探等。而且隨著繩索取心技術的進一步發展，其適用的范圍會更加廣泛，給探礦效果的提升提供保障。

1.2 繩索取心鉆探技術的探礦提升效果

繩索取心鉆探技術在1978年應用到探礦行業后，對探礦效果的提升有著明顯的作用。（1）應用這種技術極大地提升了探礦工程的質量，工期也大幅度縮短；（2）這項技術還提升了鉆頭的使用壽命，鉆進效率也有較大程度的提升。不僅如此，這項技術應用在探礦行業，還表現出了事故率較低、設備消耗低和勞動強度低的特點。因此應用這項技術，在縮短工期、保護設備的基礎上，增加了探礦的質量和效果，有利于探礦的發展。

2 液動潛孔錘鉆探技術

2.1 液動潛孔錘鉆探技術的特點和使用范圍

液動潛孔錘鉆探技術在我國的發展比較完善，我國也是液動潛孔錘鉆探技術研究和應用做到最好的國家之一。液動潛孔錘鉆探技術就是在傳統的回轉鉆頭上增加沖擊能量，這個沖擊能量通過配套的設備實現。通過這項技術，鉆頭的運動方向就增加了，在鉆探的時候巖層受到的力也更多，可降低鉆探的難度，提升鉆探的效率。從本質上來講，液動潛孔錘鉆探技術利用的就是巖層抗剪切的能力較大，但是承受沖擊力的能力較弱特點，這是鉆探技術的一次重大改革，對整個鉆探技術的提升有著深遠的影響。

根據液動潛孔錘鉆探技術的特點，它適用的范圍主要是脆性底層的鉆探，這種底層也可以最大化地發揮出液動潛孔錘鉆探技術的優點。由于液動潛孔錘鉆探技術是在原設備的基礎上增加額外的配套設備來附加能量沖擊，所以大直徑淺孔的鉆探也適合用液動潛孔錘鉆探技術。但是在使用液動潛孔錘鉆探技術的時候要注意緊固件的放松，這也是液動潛孔錘鉆探技術的缺點所在，因為能量沖擊伴隨著振動，而高頻的振動往往使設備的零件松動。

2.2 液動潛孔錘鉆探技術的探礦提升效果

目前，液動潛孔錘鉆探技術在探礦行業的應用極為廣泛，一些脆性的巖層都是利用液動潛孔錘鉆探技術進行探礦的鉆探，甚至不是脆性的巖層也會利用液動潛孔錘鉆探技術進行探礦的工程。因為液動潛孔錘鉆探技術的能量振動會提升鉆進效率，大幅度縮短工期，這對探礦工程有著重要的意義。

在進行一些硬質金屬礦的勘探和開采時，往往要耗費大量的人力和物力，即便如此，取得的效果也并不明顯，鉆進效率會受到很大的影響，工期被大大延長。但是在使用液動潛孔錘鉆探技術后，就很好地解決了這個問題，雖然對金鋼鉆頭的損害較大，但是在相對很短的時間內就可以完成探礦的工作，這對探礦效果提升的重要性不言而喻。

3 反循環鉆探技術

3.1 反循環鉆探技術的特點和使用范圍

反循環鉆探技術可以分為空氣反循環和水力反循環兩種，空氣反循環利用壓縮空氣為介質，將壓縮空氣通過雙壁鉆桿運送到孔底，然后驅動孔底潛孔錘向下鉆進，用來驅動孔底潛孔錘運動的氣體再攜帶巖石碎屑經過雙壁鉆桿的中心通道向上返回地面，最后采用這些經空氣攜帶上來的巖屑作為樣品，送到檢測中心去化驗分析。這種鉆探取樣的方法具有成本低、效率高、適用于干旱缺水的區域施工等優點。但由于這種鉆探取樣的方法以全面破碎的巖屑作為樣品，而巖屑不能真實完整地反映出所鉆地層的結構特點和構造上的缺陷，所以，在某種程度上，這種方法不能準確地反映出地質結構。水力反循環連續取心鉆探技術通常用清水或泥漿作為介質來進行循環使用，將循環介質通過雙壁鉆桿運送至孔底，再通過內管中心通道將取心鉆頭內部形成的柱狀巖心運送至地面。該種鉆探方法具有取心質量好、判層工作及時、勞動強度低的優點，但其效率相比空氣反循環連續取樣鉆探法較低。綜上可知，為了大大提高鉆探的效率，應該將兩種鉆探方法結合在一起，使用一套雙壁鉆桿來進行驅動，結合輔助器具，實現綜合鉆探效率的提升。

根據反循環鉆探技術的特點可知，它可以適用于地質勘探取樣、水井勘察與施工、松軟地層中爆破孔成孔、各種復雜地層中的錨固孔、注漿孔施工等場合，下面結合其中的兩項進行說明。水井勘察與施工的循環介質為空氣，鉆頭鉆進地下的過程中，施工人員可根據巖樣上返潮的程度來判斷鉆頭是否進入了水層，如果孔口處返水量逐漸增大，則說明鉆頭進入水層的深度增加了，當鉆頭穿過水層后，返水量逐漸趨于穩定，通過這些現象進而可以較為準確地判斷出水層的深度和位置。松軟地層中爆破孔成孔，該種地層在成孔之后往往難以裝藥，使用反循環鉆探技術可以通過雙壁鉆桿鉆進，待孔成形后將藥從內管中倒入孔中，然后再將雙壁鉆桿取出，該方法既能提高成孔效率，又能保證藥成功裝入。

3.2 反循環鉆探技術的探礦提升效果

通過許多鉆探生產實踐表明，反循環鉆探技術在野外鉆探生產實踐中具有較高的工作效率，因此它在野外鉆探的應用較為廣泛，除了應用于固體礦產的勘探外，在石油物探爆破孔、工程地質施工、水文地質勘探孔、通風孔、軟弱地基處理等工作場合反循環鉆探技術也能帶來良好的經濟效益，且具有較好的推廣前景。但在近幾年，反循環鉆探技術在地質找礦探礦中使用極少，在這一工作領域該技術還有待進一步的完善和推廣。

4 組合鉆探技術

4.1 組合鉆探技術的特點和使用范圍

組合鉆探技術是一種綜合型鉆探技術，它將金剛石繩索取心、空氣反循環連續取樣及水力反循環連續取心鉆探的優點結合在一起，研發出了一種同時滿足以上三種鉆探工藝的組合鉆探工藝。繩索取心鉆探技術鉆進效率高，鉆頭使用壽命較長，但其鉆進效率和時間利用率較低；采用液動潛孔錘鉆探技術工作時能量沖擊較大并伴隨著振動，高頻的振動往往使設備的零件松動，而且鉆頭的磨損較為嚴重；空氣反循環連續取樣鉆探技術是以全面破碎的巖屑作為地質樣品，因此該工藝不能完全客觀地反映所鉆地層的地質結構。組合鉆探工藝將一套雙壁鉆桿、一臺鉆機以及相關輔助器具根據所鉆探的地質和地層結構要求，通過不同的組合形式，分別完成以上三種鉆探工藝，不僅使鉆探成本降到最低，而且能提高鉆探效率。

組合鉆探工藝的特點是同時具備三種鉆探技術的優點，因此它的適用范圍也更為廣泛，工作環境一般較差。空氣反循環連續取樣鉆探技術常用于取心困難的地質地層找礦勘探、老礦區外圍擴展勘探取樣鉆探施工以及干旱缺水的施工環境。水力反循環連續取心適合于地下水的鉆探施工，鉆探深度為300～500m。相比前兩項技術繩索取心鉆探技術的鉆探深度較大，可用于深層鉆探施工取樣。

4.2 組合鉆探技術的探礦提升效果

組合鉆探技術具有良好的應用前景，在我國新疆、青海、貴州等地區得到了較為廣泛的應用，相比于傳統的鉆探技術，組合鉆探技術不僅能有效地縮短工作周期，還能大大降低工作成本，目前，該技術在國內地質鉆探施工場地具有良好的應用前景。

5 結語

礦產資源是一個國家經濟發展的重要依靠，近幾年，我國一直不斷開發利用礦產資源，伴隨著開礦探礦的需求，鉆探技術也迅速地發展起來，雖然我國的鉆探技術相比以往已經有了很大的進步，但和一些發達國家的鉆探技術相比仍有待提高，發展鉆探技術已成為提升探礦效果最有效的途徑。目前，我國應用較為廣泛的鉆探技術分別是繩索取心鉆探技術、液動潛孔錘鉆探技術、反循環鉆探技術和組合鉆探技術，其中組合鉆探技術結合了另外三種技術的優點，應用范圍最廣，研發鉆探技術的目的是更好地保障探礦開礦的順利進行，鉆探的技術水平越高，施工的效率就越高，施工時間也會隨之變短。

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作者簡介：魏宏焓（1987-），男，廣西賀州人，廣西岑溪市龍灣礦業有限責任公司地質助理工程師，研究方向：礦山的地質技術及安全生產管理。

（責任編輯：秦遜玉）