礦山水文地質(zhì)工程鉆探關(guān)鍵技術(shù)研究

趙經(jīng)緯

【摘? 要】中國(guó)礦業(yè)在實(shí)際開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)的過(guò)程中，地質(zhì)鉆探工作一直都是最不可或缺的一個(gè)環(huán)節(jié)，而在地質(zhì)工程開(kāi)發(fā)工作中，最重要的構(gòu)成部分就是水文地質(zhì)鉆探工作。基于此，為了保證水文地質(zhì)鉆探工作的順利進(jìn)行，就要應(yīng)用相應(yīng)的關(guān)鍵技術(shù)，以礦山地下水層的實(shí)際發(fā)育特征為主要依據(jù)，進(jìn)而對(duì)鉆探設(shè)備的實(shí)際需求進(jìn)行全面分析，提出鉆探設(shè)備的優(yōu)選方法，并實(shí)時(shí)設(shè)計(jì)鉆孔大小和間距等施工參數(shù)。

【關(guān)鍵詞】礦山;地質(zhì)工程;鉆探技術(shù)

引言

礦產(chǎn)資源的形成時(shí)間長(zhǎng)、分布環(huán)境復(fù)雜，這一特點(diǎn)使得在各類礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)過(guò)程中都面臨著一定的技術(shù)難題，任何的開(kāi)采工作進(jìn)行都應(yīng)該以地質(zhì)勘查結(jié)果作為基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上對(duì)幾種深部地質(zhì)鉆探找礦技術(shù)加以對(duì)比，選擇最為恰當(dāng)且可行的找礦技術(shù)。隨著技術(shù)的日漸進(jìn)步，在礦山行業(yè)的長(zhǎng)期發(fā)展中，對(duì)地質(zhì)勘查和找礦技術(shù)都提出了新的標(biāo)準(zhǔn)，各個(gè)礦山企業(yè)在資源開(kāi)采中，應(yīng)以前期的勘查結(jié)果作為依據(jù)，不斷加強(qiáng)鉆探找礦技術(shù)的創(chuàng)新，制定最為科學(xué)且可行的開(kāi)采方案，提升資源利用率。

1鉆探施工設(shè)計(jì)與設(shè)備優(yōu)選

在設(shè)計(jì)鉆探施工的過(guò)程中，必須要以工程水文地質(zhì)資料作為主要依據(jù)，并且將其全面結(jié)合進(jìn)來(lái)。在保證鉆探施工條件合理性的前提下，不但要對(duì)鉆孔的結(jié)構(gòu)和鉆孔的方法進(jìn)行實(shí)時(shí)設(shè)計(jì)，還要對(duì)泥漿的體系和鉆柱的結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面設(shè)計(jì)。此外，還要對(duì)鉆探參數(shù)的設(shè)定以及鉆探設(shè)備的優(yōu)選進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)，進(jìn)而使鉆探施工效率得以全面提高，使施工的質(zhì)量得到保證，有效控制施工成本。在對(duì)鉆探施工進(jìn)行實(shí)際設(shè)計(jì)的過(guò)程中，工程的水文地質(zhì)因素對(duì)其有著非常重要的影響，其主要的影響因素不僅有礦山地層結(jié)構(gòu)、地下水和含水層巖石特性，還有巖體構(gòu)造、巖石力學(xué)和礦物成分，不僅如此，還有實(shí)際的地質(zhì)風(fēng)化和地質(zhì)構(gòu)造因素。其中，在進(jìn)行鉆探施工設(shè)計(jì)的過(guò)程中，主要考慮的因素就是礦山地層結(jié)構(gòu)。在對(duì)鉆探施工進(jìn)行實(shí)際設(shè)計(jì)的過(guò)程中，還要對(duì)工程水文地質(zhì)的巖石力學(xué)因素進(jìn)行重點(diǎn)考慮。在鉆探施工開(kāi)展的過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)破壞原有的地下巖石結(jié)構(gòu)，就會(huì)產(chǎn)生人工應(yīng)力干預(yù)下的巖石力學(xué)特征，而對(duì)于此種巖石力學(xué)特征而言，其會(huì)嚴(yán)重影響到實(shí)際的鉆孔工藝，與此同時(shí)，鉆孔的速度和質(zhì)量也與巖石的硬度和軸向應(yīng)力息息相關(guān)。對(duì)于工程地下水構(gòu)造而言，其實(shí)際的構(gòu)造比較復(fù)雜，不僅有含水層，還有隔水層，此外，還有頂板，而如果出現(xiàn)了溶解性的地下水構(gòu)造，或者是破碎性的地下水構(gòu)造，就會(huì)嚴(yán)重影響鉆孔的穩(wěn)定性，而且還會(huì)嚴(yán)重影響到孔內(nèi)的清潔度。因此，在實(shí)際設(shè)計(jì)鉆孔軌跡時(shí)，要將其作為主要的依據(jù)。

2液動(dòng)潛孔錘技術(shù)

礦石資源的找礦和開(kāi)發(fā)中，液動(dòng)潛孔錘技術(shù)有著一定的適用條件，可以給一些特殊深部礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)提供技術(shù)指導(dǎo)。從本質(zhì)來(lái)看，液動(dòng)潛孔錘技術(shù)是在常規(guī)回轉(zhuǎn)鉆探技術(shù)下的創(chuàng)新，屬于當(dāng)下找礦領(lǐng)域的新技術(shù)。但利用這一技術(shù)開(kāi)展鉆探作業(yè)時(shí)，設(shè)備運(yùn)行需要有沖洗液的輔助，因?yàn)樘囟_洗液的使用可以驅(qū)動(dòng)內(nèi)部潛孔錘的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而來(lái)促進(jìn)鉆探工作的開(kāi)展。沖洗液存在一定的推動(dòng)作用力，潛孔錘在受到了這一作用力以后，會(huì)將該動(dòng)能沖擊作用下的能量傳遞到設(shè)備鉆頭中，使得鉆頭能夠?qū)υ搮^(qū)域的巖體實(shí)現(xiàn)破碎處理。該設(shè)備運(yùn)行時(shí)必須要有基礎(chǔ)原料的保障，該基礎(chǔ)原料是外部泥漿泵所提供的，經(jīng)由泥漿泵足夠的基礎(chǔ)原料供給，才能夠使得設(shè)備中所涉及的能量可以維持正常的輸入狀態(tài)。液動(dòng)潛孔錘技術(shù)的應(yīng)用范圍較廣，尤其是對(duì)于一些脆性大的巖石而言，不僅呈現(xiàn)出極高的鉆探效率，更可以保障較大的巖石鉆孔率，給開(kāi)采作業(yè)的進(jìn)行提供了為切實(shí)的依據(jù)。

3井下探放水鉆探技術(shù)

井下探放水鉆探技術(shù)，主要借助于定向鉆進(jìn)技術(shù)，然而由于施工環(huán)境、施工技術(shù)存在一定的差異性，因此定向鉆井主要涵蓋了兩個(gè)不同的方面，即精確型與標(biāo)準(zhǔn)型。在開(kāi)展井下鉆探時(shí)，如果對(duì)鉆井靶點(diǎn)精確度缺少控制，其無(wú)法滿足嚴(yán)格要求，便可以運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)定向鉆井技術(shù)即可。事實(shí)上，任何事物都需要辯證看待，具有雙面性。井下探放水鉆探技術(shù)也存在一定的弊端，如靶點(diǎn)精確度無(wú)法精準(zhǔn)控制，難以準(zhǔn)確把控。例如，我國(guó)煤礦水文地質(zhì)局在山西地區(qū)開(kāi)展的一些放水項(xiàng)目中，采用井下探放水鉆探技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)勘探，并收獲頗豐。

4地層壓力預(yù)測(cè)技術(shù)

在實(shí)際鉆探的過(guò)程中，由于發(fā)生事故的程度不同，可以進(jìn)一步對(duì)礦山水文地質(zhì)進(jìn)行分類，孔內(nèi)實(shí)際的情況復(fù)雜程度會(huì)直接受到地層壓力變化的影響，因此，應(yīng)用地層壓力預(yù)測(cè)技術(shù)，使礦山水文地質(zhì)工程的鉆探施工安全性和高效性得到根本性的保證。在對(duì)礦山地層壓力進(jìn)行實(shí)際預(yù)測(cè)的過(guò)程中，保證預(yù)測(cè)的精準(zhǔn)性，可以使鉆探過(guò)程中孔內(nèi)壓力的平衡得以保持。地層壓力預(yù)測(cè)的方法有很多種，例如儀器探測(cè)法、現(xiàn)場(chǎng)水壓探測(cè)法、超聲探測(cè)法、密度調(diào)整法。以礦山水文地質(zhì)工程的鉆探需求為實(shí)際依據(jù)，采用密度調(diào)整法最為合適。該方法不但預(yù)測(cè)精準(zhǔn)，還具備操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，因此，被廣泛地應(yīng)用到礦山水文地質(zhì)工程的鉆探施工中來(lái)。

5甚低頻電磁法技術(shù)

甚低頻電磁法技術(shù)在找礦過(guò)程中不僅存在著效率方面的優(yōu)勢(shì)，更具有高度的技術(shù)靈活性，如果深部鉆探找礦中利用的是這一技術(shù)，就需要借助于Fraser濾波來(lái)對(duì)所測(cè)得的全部數(shù)據(jù)加以整合與處理，經(jīng)由對(duì)掩蓋區(qū)異常地質(zhì)體、產(chǎn)狀等的全面分析，也就可以對(duì)鉆探現(xiàn)場(chǎng)的礦產(chǎn)資源展布情況加以了解，經(jīng)由數(shù)據(jù)分析和調(diào)查，礦產(chǎn)規(guī)律、礦體情況的掌握更為便捷和有效。因此，甚低頻電磁法技術(shù)在深部鉆探作業(yè)中的應(yīng)用，使得礦體空間主權(quán)位置的確定和預(yù)測(cè)更為精準(zhǔn)。與其他的找礦技術(shù)相比，甚低頻電磁法的便捷性更高，操作簡(jiǎn)單且技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益高。但這一技術(shù)應(yīng)用時(shí)也存在著一定的限制，具體表現(xiàn)在信號(hào)源選擇方面，如果信號(hào)源選擇不當(dāng)，可能會(huì)導(dǎo)致電磁波的強(qiáng)度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，鉆探結(jié)果的可靠性將無(wú)法保障，因此，甚低頻電磁法找礦技術(shù)應(yīng)用中，需結(jié)合礦區(qū)條件，選擇最為恰當(dāng)?shù)恼业V時(shí)間。

6松軟層跟管鉆進(jìn)技術(shù)

開(kāi)展鉆進(jìn)工作中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)觸碰松軟層的問(wèn)題：第一，鉆井鉆到松軟層;第二，開(kāi)孔中接觸松軟層。如果遇到第一種情況，將會(huì)出現(xiàn)卡鉆的問(wèn)題，甚至出現(xiàn)嚴(yán)重的堵孔情況。需要采取的解決方案為：利用大口徑管道深入其中，再借助于比鉆頭大的巖芯管深入其中，當(dāng)鉆井與軟土層接觸時(shí)，則應(yīng)該迅速拉起鉆井，并借助于跟管的方法快速穿過(guò)松軟層。這種方法的優(yōu)勢(shì)在于，提升松軟層孔壁的穩(wěn)定性。當(dāng)遇到第二種情況時(shí)，開(kāi)孔難度較大，因此在放水孔時(shí)需要封堵孔口，避免孔口出現(xiàn)滲漏的情況。

結(jié)束語(yǔ)

總而言之，本文對(duì)礦山水文地質(zhì)工程鉆探關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入的研究和探討。對(duì)于礦山水文地質(zhì)工程鉆探施工而言，其不但具有一定的施工難度，還具有一定的施工復(fù)雜性，因此，在礦山水文地質(zhì)工程鉆探施工的工程中，要以實(shí)際的施工需求作為主要的依據(jù)，進(jìn)而對(duì)鉆探關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行深入的探究，進(jìn)而使礦山水文地質(zhì)工程鉆探施工的安全性和穩(wěn)定性得到保證，最終使礦山水文地質(zhì)工程的鉆探施工得到更大程度的發(fā)展。

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