地質工程勘查中鉆探技術的方法及應用研究

鄧君君

（柳州市勘察測繪研究院，廣西 柳州 545006）

如今，鉆探技術在地質工程勘查中的應用率非常高，它是進行地質工程勘查的有效手段。我國地質工程勘查中的鉆探技術已經有了較長時間的應用實踐，此技術是利用鉆機在工程地表上開展鉆探工作，在選定的目標區域進行鉆探使其形成圓柱鉆孔，結合相應的探測技術，對地質結構、地質成分、地質形成規律等進行分析研究。在地質勘查過程中，鉆探技術為地質工程勘查提供了便利，因此，對鉆探技術的方法和應用進行深入的分析研究，對我國社會經濟的發展具有非常重要的意義。

1 地質工程勘查和鉆探技術的相關概述

（1）地質工程勘查。地質工程勘查是為了研究地質因素而進行測量、勘探、調查，并得出相關報告的工作。通過勘查工作，可以獲取巖體、斷層、水體等具有研究意義的參考資料，了解地質規律的相關信息。在對這些信息進行充分的分析研究，為后續工程工作的有效開展提供了科學的依據。（2）鉆探技術。地質鉆探技術指的是利用鉆機在地表中鉆孔，并且將孔底堅硬的巖體逐步破碎的鉆進技術和施工工藝，它是獲取地質研究樣品、計算礦產資源、評價礦石品質、對地下巖土層材料信息進行科學探測的一種重要的技術手段[1]。自新中國成立以來，我國地質工程勘查設備和鉆探技術水平得到了飛速的發展，并逐步形成成熟的工程技術體系。而且國家也十分重視地質勘查工程領域的發展，積極地加大對其人力、物力以及資金的投入力度，從而使我國的鉆探技術建立了自己特有的較為完備的工程技術體系，在這個基礎上，我國的地質勘查技術如反循環鉆探技術、液壓潛孔錘鉆技術、繩索取心鉆探技術、組合鉆探工藝技術、空氣泡沫鉆進技術等都獲得了飛速的發展。

2 鉆探技術的重要性

地質鉆探技術經過漫長的發展史，在人們的生產生活中發揮著重要的作用。人們利用地質鉆探技術探索自然的奧秘，獲取自然資源。我國疆域遼闊，礦產資源豐富，而深藏地表之下的礦產資源需要依賴于地質鉆探技術才能被發現，要想在生產生活中使用礦產資源也要依賴于地質鉆探技術才得以實現。除了對地下礦產資源進行勘查之外，建筑工程地質情況的探測、以及地下水的探測與開采利用，都無法離開地質鉆探技術的支持[2]。因此，地質鉆探技術對人們的生產生活以及社會的發展進步具有非常重要的作用。

雖然我國地表礦產資源十分豐富，但是跟不上時代發展變化的地質勘查技術和地質鉆探技術導致我國的礦產資源利用率低下，甚至出現礦產資源供不應求的情況，這種現狀在某種程度上減緩了我國社會經濟的發展，阻礙了國家社會主義建設的步伐。現如今，為了解決礦產資源短缺的難題，國家加大對地質勘查工程的扶持力度，而地質鉆探技術的重要作用終于得到了高度重視，在新時代發展的背景下，地質鉆探技術將會得到更快、更好的發展。

3 地質工程勘查中鉆探技術存在的問題

（1）如今的勘查市場沒有得到嚴格的科學化管理，并且投資量在逐漸減少。開發礦產所帶來的經濟效益和發展潛力是難以估量的，而它只能通過一份勘查資料來開展工作。礦產資源開發與其他的地產有著根本性的區別。通過調查總結近幾年的探礦權轉讓情況，從中發現有許多機構為了獲取更多經濟效益而在勘查資料里弄虛作假，導致勘查市場的秩序混亂不堪，并且礦產投資者獲取的經濟效益達不到預期的效果，浪費心力，甚至血本無歸，打擊多方投資者的投資信心。（2）雖然國家的財政狀況較為緊迫，但是對于在礦產勘查上的投資力度并沒有因此而減少，反而投資領域在逐漸擴大，然而，即使有國家政策的支持，我國公益性的地質勘查鉆探技術工程依然在不斷走下坡路，局面變得越來越緊張。（3）產能過剩。與國外的勘查機構相比，我國的地質勘查隊伍的規模太過飽和，國家投入地質勘查工程的資金鏈從未中斷過，并且根據其發展狀況發布相應的政策[3]。但是地質勘查隊伍開展勘探的主要依據不符合國家發展的實際需要，他們依據隊伍的總體人數來分配勘查工作。這種情況就導致了許多先來的勘查人員擠掉后來者的工作機會，致使礦產資源勘查產能過剩，包括在鉆探技術和研發方面同樣存在著上述問題，阻礙了我國地質勘查工作的發展。

4 地質工程勘查中鉆探技術的方法及應用

4.1 繩索取心技術

繩索取心鉆探技術是當前領域應用率最高的一項鉆探技術，使用它時探取的巖心質量很高，而且要求的鉆進深度較低。除此之外，繩索取心鉆探技術能夠大大加快鉆探效率，減少鉆具在工作時的升降所耗費的時間[4]。但是在應用該技術時必須使用專用帶鋼絲繩的打撈器進行打撈，利用打撈器將孔底內管銜接起來，以便將其提取到地面上來。設計打撈器的工作目的是為了減少堵塞情況，從而減少鉆桿的磨損。地質勘查工程中所應用的繩索取心鉆探技術，對于工程機械技術的要求頗高，可以較少施工人員的工作強度。例如，就深部構造來說，深部構造指的是由于地質情況較為復雜且鉆孔深度較深而采用繩索取鉆探技術進行勘查時，需要綜合考慮內因或者外因等多個因素，首先必須先對獲取的巖心進行仔細的分析研究，根據相應的地理環境和專業的理論知識來進行深入探討，之后以自身的經驗為輔助來做出最后的分析結果。此外，在勘查工程開展之前還要制定出盡可能全面的應急預案來防范錯誤性的操作。

4.2 反循環鉆探技術

反循環鉆探技術可以分為水力反循環鉆探技術和空氣反循環鉆探技術，它們是以介質為區分依據的[5]。此循環方式與正循環恰恰相反。水（或泥漿）或空氣經過鉆具環空后抵達鉆孔的最底部，再經過鉆頭、鉆具返回到地面。不管是哪種反循環鉆探技術都有其自身的優缺點。水力反循環鉆探技術多數是在探測水資源的時候應用，而針對一些干旱或無水地區該技術的使用就會有所限制。此外，水力反循環技術在應用時可以探取到較為完好的巖體樣品，取心質量很好，且對巖層的判別十分精確，但是其鉆進速度比較慢，工作效率比不上空氣反循環鉆探技術。相反，空氣反循環技術不適合用于水資源的探測，并且使用該技術所探取得信息的不精確，可能會對后續開展的的資源勘查工作有一定的阻礙作用。但是空氣反循環技術有成本低廉、工作人員勞動強度低、鉆探效率高等特點。總而言之，要根據具體的地質環境來選用適合的反循環鉆探技術。

4.3 液動潛孔錘鉆探技術

在這幾種鉆探技術中，液動潛孔錘鉆探技術是比較先進的，它是利用是應沖洗液和潛孔錘發生作用，使潛孔錘和鉆頭產生一定的反應，引發鉆頭和巖石發生沖擊，然后獲取相應的勘查資料。該技術在應用過程中，鉆頭要和巖體進行連續的撞擊，如此一來，可以適用于一些較為堅硬的地質環境。液動潛孔錘鉆探技術，大大提高了硬巖的鉆探效率，有效降低鉆孔成本，而且鉆孔質量較好，可適用于復雜地層的鉆探。同時，為了降低潛孔錘的磨損，在配送沖洗液時要確保泥漿有較低的黏稠度，嚴格限制沖洗液的含沙量，以使其具備非常好的潤滑性能。

4.4 組合鉆探技術

顧名思義該技術就是將幾種鉆探技術的優點結合起來而研發出的鉆探技術，具體而言是把空氣反循環、繩討取心以及水力反循環中的鉆探技術優點有機融合起來的一種鉆探技術。但該技術需要使用液體循環介質才能正常開展工作。此技術適合于較為干旱缺水或者無水區以及探取巖心困難的復雜地質上開展勘查，自該技術研發初始，就已經在甘肅、西藏等地區開展了應用。比較與傳統的勘探技術，組合鉆探技術可使工作效率至少提高5 倍之上，并且可以大大滴節約施工成本。該技術在國內地質鉆探中有著非常廣闊的發展前景。

4.5 空氣泡沫鉆進技術

空氣泡沫鉆進技術是將氣體、液體以及少許發泡劑混合起來的泡沫流體充當沖洗介質的鉆進技術。當進行地質勘查時遇到采空區、空巷等問題地層時，采取傳統的鉆進技術很難成功勘查到有用的資料，甚至可能會造成工程事故。通過空氣泡沫鉆進技術可以有效地解決鉆孔漏失等工程難題，有效地提高地質勘查鉆進的。

4.6 其他工藝技術

筆者在本文所分析的地質勘查鉆探技術為當今勘查市場上相對主流的技術，除了上述幾種較為成熟的鉆探技術工藝，還有根據新理論、新材料、新發展要求而初步開發出來的，應用實踐還不成熟的新技術。例如，新型節水鉆探技術就是專門針對干旱地區或者地質深部有水的地區而開發出來的新型技術，它應用的是新型節水理念，順應新時代可持續發展的要求，可以有效地應對水資源短缺的問題，并且減輕工作人員的勞動強度，最重要的是可以避免環境污染。現如今，各國都十分注重新鉆頭的開發，最新成果是利用超聲波電鍍技術給鉆頭鍍上一層金屬，人們將之成為金剛石鉆頭。使得鉆頭的消耗效率得到改善，延長鉆頭的使用壽命，而且提高了鉆進速度。

5 結束語

綜上所述，地質工程勘查過程中對鉆探技術的要求十分嚴格，并且鉆探技術施工流程繁重、復雜。在開展實際鉆探操作時，需要充分分析和考慮不同地質勘查工程的實際需要而選擇適合的鉆探技術，確保地質工程勘查的穩步進行。為了適應新時代發展的要求，我們必須要加強對鉆探技術的開發和管理工作，不斷地提高地質工程鉆探效率，保證地質勘查的質量，促進我國地質勘查工程先進性、可持續性。