新形勢下探礦工程中鉆探技術(shù)的應(yīng)用

王 強

我們很多地區(qū)礦產(chǎn)資源狀態(tài)自然地質(zhì)條件相對較差，存在著缺水干旱、分層、大量不易破壞巖層，甚至破碎帶，有軟硬互層、礦層自燃等多種因素。這些問題不僅增加了采礦的難度，而且使鉆探更加困難。本文分析了勘探技術(shù)中鉆井技術(shù)的相關(guān)問題，以期更好地了解我國鉆探工程的現(xiàn)狀，為鉆探技術(shù)的實際應(yīng)用提供有益的措施。

1 鉆探技術(shù)及過程

目前，我國的探礦工程主要利用機械鉆探的方式開展工作，主要是利用機械工具進行采樣、勘探等開展工作。在實際施工中，面對地質(zhì)條件的復(fù)雜情況，需要勘探人員對工作區(qū)域的地下結(jié)構(gòu)預(yù)先進行研究，才能提高工作效率，保質(zhì)保量地完成相關(guān)工作。但是，由于地理環(huán)境的復(fù)雜性，無法只通過地表表現(xiàn)來判斷該地區(qū)地下是否存在可開采的礦物及其存儲數(shù)量，這就需要對目標地區(qū)進行深入的勘查。在對地理環(huán)境復(fù)雜的區(qū)域進行勘探時，需要利用好的鉆探技術(shù)，才能有效地控制成本，提高在復(fù)雜地形的鉆探效率。通過鉆探技術(shù)可以得到目標地區(qū)的巖石樣本、水樣本等，通過對這些樣本成分的具體分析，可以得到目標地區(qū)地下礦物的實際狀況。在實際鉆探工作中，通過合理應(yīng)用鉆探技術(shù)可以得到目標地區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，巖層結(jié)構(gòu)等信息。鉆探技術(shù)是需要對鉆孔結(jié)構(gòu)、方法以及深度等多方面應(yīng)用的綜合性技術(shù)。在探礦工程進行過程中，地質(zhì)鉆探具有設(shè)備精度高、效率高等優(yōu)勢。但是，地質(zhì)鉆探過程是一個涉及面很大的工程，因此相關(guān)工作人員需要了解目標地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境、礦物儲存量等內(nèi)容，再利用這些基礎(chǔ)信息對目標地區(qū)的地形地貌進行鉆探，完成深入勘探任務(wù)。在鉆探工作進行過程中，工作人員需要對目標地區(qū)的建筑物高度、地基深度等信息進行分析，盡力避讓難以施工的區(qū)域，并采取一定的防護措施。只有進行了勘探工作，才能夠快速獲得目標地區(qū)的實際信息，為后續(xù)工程鋪設(shè)良好通道，有效降低項目成本，保障工程質(zhì)量，提高施工效率。

2 探礦工程鉆探特點分析

首先，探礦工程所針對的主要對象是地下巖層結(jié)構(gòu)，需要深入地表，獲取地下巖層、土壤信息，才能實現(xiàn)高效率開采。實際上，礦產(chǎn)資源的開采與勘探大部分都是采用機械設(shè)備來完成。開采前，使用鉆探技術(shù)是為了更好研究地下礦產(chǎn)的埋藏位置、深度、儲量、品位等情況，全方位掌控整個開采工程，在復(fù)雜多變的地形中順勢而為，降低成本消耗，提高開采效率，增加經(jīng)營收益。在礦物挖掘環(huán)節(jié)中，利用鉆探技術(shù)能夠直接了解到采集對象情況，獲取巖石內(nèi)部物質(zhì)信息，使用數(shù)據(jù)分析去整合，得到最終結(jié)果。最后，應(yīng)當明確礦產(chǎn)資源的開發(fā)對于我國經(jīng)濟發(fā)展具有重要意義，這樣才可以推廣鉆探技術(shù)，實現(xiàn)大范圍應(yīng)用。在新時代背景下，我國科學技術(shù)發(fā)展態(tài)勢迅猛，衍生出了許多鉆探新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝、新材料，有效促進國民經(jīng)濟發(fā)展。

3 鉆探技術(shù)的應(yīng)用價值

長期以來，我國通過大量的礦產(chǎn)開發(fā)來促進經(jīng)濟發(fā)展，其對礦產(chǎn)資源的依賴導(dǎo)致市場需求不斷增加。由此可見，利用先進的鉆探技術(shù)進行勘探是大勢所趨。經(jīng)過一代代探礦工程人員的實踐努力，雖然鉆探技術(shù)已經(jīng)形成較為完善的體系，但是受諸多因素制約，相關(guān)產(chǎn)業(yè)仍有很大的發(fā)展空間。鑒于這些情況，政府部門加大礦產(chǎn)資源開采的投入，希望有效解決存在的問題。我國礦業(yè)面臨的主要問題是，淺層礦床的開采已經(jīng)比較成熟，而深部礦床的地質(zhì)條件一般比較復(fù)雜，開采難度和技術(shù)要求相對較大。可持續(xù)發(fā)展理念的提出，對資源開采作業(yè)提出了新的要求。只有加強鉆探新技術(shù)的研究和開發(fā)，探礦產(chǎn)業(yè)才能具備長期發(fā)展的條件。綜上所述，在勘探項目由淺部開采向深部開采的過渡時期，有必要根據(jù)地質(zhì)環(huán)境的復(fù)雜性和深部開采的要求，科學構(gòu)建更為完善的鉆探技術(shù)。只有這樣，才能保證地下資源的高效獲取；同時，最大限度地保障區(qū)域環(huán)境不會受到嚴重破壞。

4 鉆探施工的作用

4.1 資源勘探過程

我國在規(guī)模、資源儲量和礦產(chǎn)儲量方面處于世界領(lǐng)先地位，但開采效率不高，造成不必要的浪費，這給地質(zhì)勘探留下很大的改進空間。隨著鉆探技術(shù)的不斷發(fā)展，勘探深度也逐漸加深。但是很多新的鉆探理論沒有得到有效轉(zhuǎn)化和利用，限制了礦產(chǎn)資源的開發(fā)。目前，較先進的探礦技術(shù)能夠在8000m深度進行鉆探作業(yè)，在一定程度上提高資源利用率。我國的勘探技術(shù)尚未達到先進水平，資源利用率相對較低。因此，從我國的實際情況出發(fā)，需要加大資金投入，提高研發(fā)水平和鉆探技術(shù)。同時，在勘探過程中，也要注意環(huán)境保護、防災(zāi)治理，合理提高技術(shù)水平，盡快把勘探水平提高到先進水平，加強礦產(chǎn)資源勘查開發(fā)，提高經(jīng)濟效益。

4.2 鉆探取樣過程

調(diào)查方法的出現(xiàn)豐富了地理和資源開發(fā)領(lǐng)域的研究工具，提供了真實有效的參考數(shù)據(jù)。鉆探技術(shù)是勘探技術(shù)的重要分支，它不僅可以將地理與勘探工作聯(lián)系起來，而且還可以提供勘探方法來開發(fā)勘探工作中的資源。鉆探技術(shù)的有效利用使我們能夠從實物中選擇適合個人分析和研究的樣品。此外，鉆探技術(shù)還可以應(yīng)用于海洋研究、地下勘探、航空研究等領(lǐng)域。隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展，地下資源的開發(fā)也在不斷深化和擴大。因此，有必要更準確地了解和研究地球的潛在資源。這一環(huán)節(jié)要求利用鉆探技術(shù)收集目標區(qū)域豐富多樣的動態(tài)信息，充分掌握目標區(qū)域地質(zhì)信息、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、外殼結(jié)構(gòu)等。在調(diào)查過程中，需要鉆孔和取樣，只有有了合適的樣本，才能進行科學研究，分析實際情況，提供有用的信息，確保后續(xù)項目取得成功，并提高資源利用率。

5 鉆探技術(shù)應(yīng)用具體分析

5.1 設(shè)備使用與選擇方面

鉆探技術(shù)收集地質(zhì)礦產(chǎn)作為樣品，用于勘探和分析與巖石有關(guān)的數(shù)據(jù)。因此，在選擇鉆探設(shè)備時，應(yīng)嚴格考慮地質(zhì)條件，不同的設(shè)備與工藝，產(chǎn)生不同的鉆井結(jié)果。在選擇鉆探設(shè)備時，應(yīng)根據(jù)地形和環(huán)境選擇最合適的設(shè)備。目前，我國鉆探技術(shù)包括鋼絲鉆芯、氣泡鉆孔、液壓錘旋轉(zhuǎn)鉆孔等。隨著科技的蓬勃發(fā)展，人們獲得了許多新的鉆探技術(shù)，如對接鉆井技術(shù)、經(jīng)濟鉆井技術(shù)等。通過合理運用這些鉆探方法，可以快速提高鉆探效率，同時優(yōu)化礦山環(huán)境，提高開采質(zhì)量。選擇以下具體工具：首先，氣泡鉆探技術(shù)通常應(yīng)用于氣候干燥區(qū)。實驗研究表明，該技術(shù)可在水體中發(fā)揮重要作用。盡量避免破壞和影響地質(zhì)構(gòu)造，獲得更精確的數(shù)據(jù)和更準確的定位，增加對地質(zhì)地貌的充分了解。其次，應(yīng)用于地形水平差異較大地區(qū)的反周期鉆探技術(shù)可以發(fā)揮重要作用。這項技術(shù)的原理是通過壓縮空氣和液體獲得巖石材料樣品，通過壓縮空氣直接獲得樣品。由于空氣在高壓壓縮時具有較大的沖擊力，充分發(fā)揮了鉆機的作用。等到機器探測面重回地表后，外部會附著地下巖層的土壤與巖體物質(zhì)，實現(xiàn)有效取樣。該鉆探技術(shù)可以快速突破地表，獲取的信息比較準確，適合大規(guī)模應(yīng)用于巖層地段、區(qū)域。

5.2 應(yīng)用繩索取芯技術(shù)

顧名思義，繩索取芯主要是通過操作鉆桿和提升繩索來提取巖心。這樣，巖芯提取過程可以更加方便快捷。正常鉆進時，只有當鉆頭部分出現(xiàn)故障時，才提取鉆具更換鉆頭。在鉆探作業(yè)中，巖芯通常由巖心管補充。無需將鉆桿提回地面即可填充巖芯。如果要打撈巖芯管，可以用鉆井設(shè)備中的支撐繩將其取出。該技術(shù)的應(yīng)用可以為后續(xù)鉆探工作預(yù)留更多的時間，提高項目的整體效率。繩索取芯是目前鉆探工程中常用的技術(shù)。通過繩索取芯技術(shù)可以提高采取巖芯的速度和質(zhì)量。同時，也能及時處理堵塞問題，減少鉆桿磨損，延長鉆桿使用壽命。繩索取芯操作方便，減少了工作人員的工作任務(wù)，降低了工作強度，該技術(shù)目前已得到廣泛應(yīng)用。

5.3 反循環(huán)技術(shù)

反循環(huán)鉆探技術(shù)由德國和荷蘭提出，并在世界各地廣泛使用，已衍生出多種適用于不同地層的技術(shù)類型。如果以介質(zhì)為基礎(chǔ)，該技術(shù)可分為空氣反循環(huán)和液壓反循環(huán)兩大類。二者對應(yīng)不同的適用范圍，前者主要依靠空氣，空氣通過機器進入孔底，空氣帶來的壓力通常使巖石受到強烈沖擊。原道路返回的空氣通常可以攜帶研究中使用的巖石碎片，以確保作業(yè)人員對地質(zhì)情況有更深入的了解。后者確保鉆頭在泥漿的作用力下，通過傳遞到井底的方式獲得相應(yīng)的巖芯，原始路徑中返料的成分主要是巖芯和泥漿。對于地形相對復(fù)雜的地區(qū)，應(yīng)用該技術(shù)能起到重要作用。受巖石特性的影響，上述技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域通常存在顯著差異。一方面，通過空氣反循環(huán)獲得的巖石碎片是不完整的，不能系統(tǒng)地反映地層情況，但該技術(shù)的優(yōu)點是可以在大多數(shù)地區(qū)使用。另一方面，液壓反循環(huán)可以獲得相對完整的巖石破片。由于該技術(shù)以泥漿為介質(zhì)，要充分發(fā)揮其優(yōu)勢，必須有足夠的水資源提供支持。該技術(shù)的缺點主要體現(xiàn)在速度慢、效率低。由此可見，在實施鉆探作業(yè)時，施工人員應(yīng)根據(jù)實際情況確定技術(shù)類型。在條件允許的情況下，還可以將兩種技術(shù)結(jié)合使用，以保證不同技術(shù)的優(yōu)勢得到充分發(fā)揮。

5.4 氣動錘技術(shù)

鉆探作業(yè)前，施工人員應(yīng)系統(tǒng)分析地質(zhì)環(huán)境、條件和類型，真正做到以工程特征為依據(jù)，在規(guī)劃設(shè)計的基礎(chǔ)上，對勘查設(shè)備進行配置。除特殊情況外，設(shè)備配置原則一切從簡，切記不可出現(xiàn)過度配置。在嚴寒區(qū)域、干旱區(qū)域，氣動錘技術(shù)應(yīng)用的頻率較高，該技術(shù)對鉆進效率的提升有明顯效果，施工人員可借助其實現(xiàn)連續(xù)取樣的設(shè)想，在鉆進速度方面，該技術(shù)和傳統(tǒng)技術(shù)的差距，通常能夠達到八倍之多。

5.5 提升技術(shù)人員綜合素質(zhì)

經(jīng)研究對比表明，技術(shù)人員的素質(zhì)和知識儲備直接影響鉆探技術(shù)的應(yīng)用效率。鉆探技術(shù)本質(zhì)上是人與設(shè)備有效配合才能體現(xiàn)出來。專業(yè)人員的操作水平和應(yīng)急意識是充分發(fā)揮設(shè)備使用效率的關(guān)鍵。為了取得最佳效果，科學地推進勘探過程，需要豐富的理論知識、較強的實踐經(jīng)驗、準確的研究判斷。因此，我們應(yīng)該以作業(yè)人員為出發(fā)點，努力提高人的整體素質(zhì)。具體內(nèi)容包括：一是加強理論和實踐培訓(xùn)，使鉆探人員了解勘探設(shè)備的技術(shù)狀況，提高勘探設(shè)備的操作水平。二是提高技術(shù)人員的應(yīng)急意識。如果出現(xiàn)問題，鉆探人員可以快速評估情況，找到最佳解決方案，不斷獲得實踐經(jīng)驗，為可能或存在的問題找到解決方案，進而解決問題。三是“精工意識”。在應(yīng)用鉆探技術(shù)時，作業(yè)人員必須有明確的工作理念，收集和分析數(shù)據(jù)，以科學的方法和嚴謹?shù)膽B(tài)度對待，避免工作中出現(xiàn)不必要的失誤，提高鉆進效率。四是高校應(yīng)建立相應(yīng)的人才培養(yǎng)體系，與企業(yè)建立實踐和教學平臺，保持一批具有豐富理論經(jīng)驗和實踐能力的高素質(zhì)人才，創(chuàng)造人才學習的新環(huán)境。只有建立科學有效的鉆探技術(shù)人員培訓(xùn)體系，才能擴大人才儲備，保證地質(zhì)勘探事業(yè)的順利發(fā)展。

5.6 應(yīng)用潛孔錘技術(shù)

潛孔錘技術(shù)是較為先進的鉆探技術(shù)，它是將回轉(zhuǎn)鉆探技術(shù)作為基礎(chǔ)，在此之上進行深入研究才產(chǎn)生的一項技術(shù)。潛孔錘技術(shù)是指將沖洗液添加進入潛孔錘中，再利用加入時產(chǎn)生的能力驅(qū)動潛孔錘進行鉆進。當潛孔錘接收能量，可以把獲得的能量最大限度地傳送給鉆頭，傳送中不會產(chǎn)生不必要的能量消耗，提高潛孔錘在使用過程中對巖體進行操作的效率。而添加進入潛孔垂的沖洗液，是鉆進過程中對泥漿泵操作獲得的產(chǎn)物，可以在鉆頭升降過程中帶來具有一定節(jié)奏的較強的沖擊力，憑借這種力驅(qū)動潛孔錘。潛孔錘技術(shù)主要是對回轉(zhuǎn)鉆探技術(shù)進行了一些優(yōu)化，把回轉(zhuǎn)力替換為相對較強的沖擊力，對鉆頭施加更大的力提高鉆頭的鉆進能力，尤其對硬度較高的巖石使用效果明顯，其應(yīng)用范圍更廣，提高鉆探效率的同時降低礦產(chǎn)工程的成本。

使用潛孔錘技術(shù)需要注意以下幾點：一是需要先固定好潛孔錘，再使用高頻震動模式。二是要嚴格控制沖洗液傳送，減少潛孔錘的磨損，保障泥漿具有一個較低狀態(tài)的粘稠度。三是合理控制沖洗液中砂質(zhì)的分布狀態(tài)，使沖洗液保持一定的潤滑性。只有這樣，潛孔錘技術(shù)應(yīng)用于小口徑的探礦工程才能收到良好效果，還可以應(yīng)用于錨固施工、水下爆破等方面。我國對潛孔錘的研究主要從提高潛孔錘鉆探能力和對高強度環(huán)境適應(yīng)兩方面進行。目前，我國潛孔錘技術(shù)已經(jīng)位居世界前列，在未來有希望將潛孔錘技術(shù)應(yīng)用在石油天然氣勘探和礦山地質(zhì)勘察的各個領(lǐng)域中。

5.7 其他鉆探技術(shù)

探礦工程中鉆探目的主要是為了弄清作業(yè)區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造和水文條件，能否達到這一目的取決于所用技術(shù)的適用性。因此，有必要對鉆探技術(shù)進行創(chuàng)新研究。①強巖心鉆機。巖心鉆機是探礦作業(yè)所用核心技術(shù)之一，在長期實踐的過程中，該技術(shù)不僅表現(xiàn)出了更高的數(shù)字化與智能化水平，針對孔底動力所進行研究的內(nèi)容也更加詳細。該技術(shù)所依托動力源為液壓，要想使鉆探工藝水平得到顯著提升，關(guān)鍵是加大研究力度，通過全面開展檢測和預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害的工作，確保探礦工程具備持續(xù)發(fā)展所需先決條件。②組合技術(shù)的應(yīng)用。我國地域遼闊，地形復(fù)雜，不同地形的鉆探技術(shù)往往存在明顯差異。在某些領(lǐng)域，依靠單一技術(shù)無法達到理想的效果。因此，根據(jù)實際情況和需求綜合應(yīng)用上述技術(shù)具有突出的實用價值。實踐證明，這可以使不同的技術(shù)更好地發(fā)揮潛力，自然可以保證施工效率。在相關(guān)工作的實施中，需要注意以下內(nèi)容：一是將設(shè)備的維護保養(yǎng)工作分配給專業(yè)人員，通過引進優(yōu)秀人才，確保管理工作達到預(yù)期效果；第二，嚴格規(guī)定施工時間，由于探礦工程往往需要較長的施工周期，因此，只有提供系統(tǒng)、科學的后勤保障，作業(yè)人員才能全身心地投入施工。

6 新形勢下鉆探技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用趨勢

6.1 提高對鉆探技術(shù)的重視程度

在礦山防治水工作中應(yīng)用鉆探技術(shù)，一個最主要的問題是對于鉆探技術(shù)的重視程度不足，礦山防治水工作人員沒有認識到鉆探技術(shù)的重要性。想要在礦山防治水工作中更好地應(yīng)用鉆探技術(shù)，就需要提高對鉆探技術(shù)的重視程度，重視程度體現(xiàn)了礦山防治水工作人員對于鉆探技術(shù)的認可度，工作人員要清晰地認識到鉆探技術(shù)在礦山防治水工作中的重要性，不斷加深對鉆探技術(shù)的認識和了解，這樣才能更好地發(fā)現(xiàn)鉆探技術(shù)的優(yōu)點。要把眼光放長遠，著眼于礦山防治水工作的長久發(fā)展，積極進行技術(shù)改革，大膽應(yīng)用鉆探技術(shù)。

6.2 鉆探技術(shù)更加專業(yè)化

隨著時間的推移，我國鉆探技術(shù)不斷取得創(chuàng)新，在理論知識實踐技術(shù)等方面取得了顯著進步。這不僅體現(xiàn)在鉆探技術(shù)上，也體現(xiàn)在礦產(chǎn)資源的開采上。只有在專業(yè)設(shè)備和高水平作業(yè)人員的支持下才能實現(xiàn)。作為我國先進定向技術(shù)的典范，它不僅可以隨時隨地采集樣本，還可以獲取樣本數(shù)據(jù)，整合巖石材料信息，快速穿透堅硬巖石，這表明，我國的勘探技術(shù)取得了質(zhì)的突破，正在逐步走向現(xiàn)代化。

6.3 完善技術(shù)管理體系

鉆探技術(shù)在探礦工程中的應(yīng)用需要涉及到很多問題，其中技術(shù)管理是一個至關(guān)重要的因素。要想更好地將鉆探技術(shù)應(yīng)用于探礦工程，必須建立完善的技術(shù)管理體系，劃分不同管理部門，明確相應(yīng)的職責，開展相應(yīng)的管理工作，制訂完善的鉆探方案，明確如何應(yīng)用鉆探技術(shù)，做好技術(shù)應(yīng)用前的各項準備工作，制定詳細的技術(shù)應(yīng)用步驟，避免鉆探技術(shù)在應(yīng)用中出現(xiàn)問題，確保鉆探技術(shù)更好地應(yīng)用于探礦工程。

6.4 鉆探技術(shù)投入充足資金

鉆探技術(shù)在探礦工程中的應(yīng)用往往受到資金的限制。在實際的礦山防治水工作中，鉆探技術(shù)的資金投入不足，導(dǎo)致相應(yīng)的設(shè)施設(shè)備、人員配置不足，不能充分發(fā)揮鉆探技術(shù)應(yīng)有的作用。要想更好地將鉆探技術(shù)應(yīng)用于礦山防治水，就需要在鉆探技術(shù)上投入足夠的資金，購置相應(yīng)的設(shè)施設(shè)備，配備各類專業(yè)技術(shù)人員，以確保鉆探技術(shù)在探礦工程中得到更好地應(yīng)用。

6.5 專業(yè)人員的引進

鉆探技術(shù)在探礦工程中的應(yīng)用效果與專業(yè)人員密切相關(guān)。只有專業(yè)人員使用鉆探技術(shù)才能確保最佳鉆井效果。在探礦工程中，由于專業(yè)人才的缺乏，往往會影響鉆井技術(shù)的應(yīng)用效果。要更好地將鉆探技術(shù)應(yīng)用于探礦工程，需要積極引進專業(yè)人才，確保使用鉆探技術(shù)的人員具有豐富的理論知識和實踐經(jīng)驗，能夠熟練掌握和使用鉆探技術(shù)，并定期培訓(xùn)考核，測試其專業(yè)能力，確保其專業(yè)技術(shù)的不斷提高，才能更好地保證鉆探技術(shù)在探礦工程中的應(yīng)用。

7 結(jié)論

我國是礦產(chǎn)資源大國，品種豐富，儲量巨大，但是受到經(jīng)濟因素的制約和影響，使得我國的鉆探技術(shù)還未能達到世界先進水平，與發(fā)達國家具有一定差距。隨著我國經(jīng)濟水平不斷提升，各產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域?qū)ΦV產(chǎn)資源的需求量逐漸上升，這一現(xiàn)狀將直接促進鉆探技術(shù)不斷革新，助力我國勘探事業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，早日達到世界領(lǐng)先水平。