張金秀

[摘要]鑒于地質(zhì)鉆探技術(shù)對人類的生產(chǎn)生活發(fā)揮著重要的影響，提高地質(zhì)鉆探技術(shù)的水平能夠有效的實現(xiàn)對不可再生資源的有效利用，從而緩解當(dāng)今全球面臨的資源短缺的危機(jī)。隨著各種開采技術(shù)的不斷發(fā)展，對地質(zhì)工作提出了新的要求，相信在今后很長一段時間內(nèi)地質(zhì)鉆探技術(shù)的研究都是熱點話題。本文作者結(jié)合多年來的工作經(jīng)驗，對工程地質(zhì)勘察中鉆探技術(shù)進(jìn)行了研究，具有重要的參考意義。

[關(guān)鍵詞]地質(zhì)調(diào)查 鉆探技術(shù) 礦產(chǎn)資源 發(fā)展

[中圖分類號] TD98 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號] 1000-405X（2014）-7-191-2

經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展使得地下礦產(chǎn)資源的消耗日益增多，礦產(chǎn)資源的供給在一定程度上制約了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，因此就要求不斷地發(fā)掘新礦體。地下找礦工作離不開鉆探技術(shù)，鉆探的核心設(shè)備是鉆機(jī)。在探礦工作中，鉆機(jī)是帶動鉆具向地下鉆進(jìn)，獲取實物地質(zhì)資料的機(jī)械設(shè)備。又可以稱為鉆探機(jī)，主要作用是帶動鉆具破碎孔底巖石，可以控制鉆具的下入或者提出狀態(tài)，一般用于鉆取巖心、礦心、巖屑、氣態(tài)樣、液態(tài)樣等，以研究地下地質(zhì)和礦產(chǎn)資源等情況。根據(jù)巖土鉆掘工程的目的與施工對象的不同，可以將鉆機(jī)分為巖心鉆機(jī)、石油鉆機(jī)、水文地質(zhì)調(diào)查與水井鉆機(jī)、工程地質(zhì)勘查鉆機(jī)、坑道鉆機(jī)及工程施工鉆機(jī)等。當(dāng)前，我國一些經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)地區(qū)的礦產(chǎn)資源幾乎已經(jīng)被開采完，因而未來的礦產(chǎn)開采工作必須向更深、地層更復(fù)雜的區(qū)域發(fā)展，這對鉆探技術(shù)提出了更高的要求。下面筆者結(jié)合自身的工作經(jīng)驗，介紹了鉆探技術(shù)在地質(zhì)調(diào)查中應(yīng)用的現(xiàn)狀以及當(dāng)前主要使用的鉆探技術(shù)。

1鉆探技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

與國外先進(jìn)技術(shù)相比，我國的鉆探技術(shù)水平相對比較低。鉆探施工采取的立軸式鉆機(jī)大部分是二十世紀(jì)八十年代的設(shè)計，歷史比較悠久。全液壓動力頭鉆機(jī)主要是進(jìn)口的，我國自己發(fā)明的也已問世，但是還沒有得到廣泛的應(yīng)用。在鉆探工藝方面，一些高效的方法沒有得到全面的普及，比如金剛石繩索取心鉆進(jìn)方法和不提鉆換鉆頭方法等等。液動錘鉆進(jìn)的方法雖然具有很多的優(yōu)點，但是在惡劣的泥漿環(huán)境下使用時，其壽命會大大降低?？諝夥囱h(huán)取樣鉆進(jìn)方法不僅效率高，鉆探成本也很低，但是由于地質(zhì)工作者對其認(rèn)識還不夠，實際工作中應(yīng)用非常少。

總體來說，我國的鉆探技術(shù)水平不夠高，大大影響了地質(zhì)調(diào)查的工作效率。

2鉆探技術(shù)的介紹

當(dāng)前使用的主要鉆探技術(shù)包括反循環(huán)鉆探技術(shù)、繩索取心鉆探技術(shù)、液動潛孔錘鉆探技術(shù)以及組合鉆探技術(shù)等等，下面逐一詳細(xì)介紹。

2.1反循環(huán)鉆探技術(shù)

反循環(huán)鉆探技術(shù)分為空氣反循環(huán)和水力反循環(huán)兩大類。這種分類主要是根據(jù)循環(huán)的介質(zhì)不同進(jìn)行的。水力反循環(huán)鉆探技術(shù)的循環(huán)介質(zhì)是水或者泥漿之類，它的工作原理就是將水或者泥漿傳送到孔底，取心鉆頭就可以得到柱狀的巖心，然后取得的巖心就可以隨著鉆頭到達(dá)地面。空氣反循環(huán)鉆探技術(shù)的工作原理就是雙臂鉆桿外管將空氣輸送到孔底，空氣到達(dá)孔底之后就會產(chǎn)生膨脹，對孔底的潛孔錘會產(chǎn)生一個沖擊力，從而潛孔錘就會對孔底的巖石產(chǎn)生劇烈的撞擊，使巖石剝落。因此，當(dāng)鉆桿回到地面的時候也會帶回一點剝落的巖石，通過對這些巖石的研究，就可以得到想要的資料。這兩種技術(shù)各有所長，缺點也很明顯。通過水力反循環(huán)鉆探技術(shù)得到的巖石相對更加完整，提供的信息資料的可信度高。除此之外，其勞動強(qiáng)度也很低。但是這種技術(shù)對與水資源的依賴性較大，且工作效率不夠高，鉆進(jìn)的速度也很慢?？諝夥囱h(huán)技術(shù)的勞動強(qiáng)度也很低，且成本很低，在缺水干旱的區(qū)域非常實用。但是通過空氣反循環(huán)技術(shù)獲取的巖石只是碎屑，無法準(zhǔn)確得反應(yīng)地層的結(jié)構(gòu)，其代表性不強(qiáng)。無論是那種技術(shù)，它們的應(yīng)用范圍都很廣，在復(fù)雜的或者松軟的地層都可以使用。

2.2繩索取心技術(shù)

繩索取心技術(shù)的特點就在于不需要使用鉆桿。只有當(dāng)鉆頭需要更換時或者鉆頭出現(xiàn)了質(zhì)量問題的時候，才會使用鉆桿。繩索取心技術(shù)的核心工具有用于堵塞時打撈的工具和裝滿巖礦心的巖心管。當(dāng)獲取巖心時，鉆桿住是不需要提升的。這項技術(shù)十分便捷，且其適應(yīng)性非常強(qiáng)，因而得到了較為廣泛的應(yīng)用。除此之外，通過這種技術(shù)取得的巖心質(zhì)量能夠得到保證，能提供較為完整的地層信息。這種技術(shù)鉆進(jìn)的深度不大，使得設(shè)備的鉆進(jìn)效率大大地提高。在工作時，若遇到了堵塞的問題，打撈工具會及時地解決問題，避免了鉆桿工具和礦心之間的摩擦，極大地提高了工作效率。由于這種技術(shù)在操作時鉆桿的提升次數(shù)很少，所以其工作強(qiáng)度比較低，鉆頭的壽命也大大地延長了。繩索取心技術(shù)在鉆探地?zé)?、天然氣、固體礦產(chǎn)以及冰層等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

2.3液動潛孔錘鉆探技術(shù)

液動潛孔錘鉆探技術(shù)在我國的鉆探技術(shù)中是比較先進(jìn)的。它的工作原理是用沖洗液帶動液動潛孔錘的工作，當(dāng)沖洗液沖擊潛孔錘時，潛孔錘將接收的能量傳送給鉆頭，于是鉆頭就可以產(chǎn)生有節(jié)奏的沖擊負(fù)荷對巖石進(jìn)行猛烈的撞擊，從而得到巖石的樣品。傳送沖洗液最好的工具就是泥漿泵。液動潛孔錘鉆探技術(shù)是在回轉(zhuǎn)鉆探技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，在沖擊力和回轉(zhuǎn)力的共同作用下，設(shè)備的鉆進(jìn)效率很高，打孔的成本也得到了降低。與此同時，液動潛孔錘鉆探技術(shù)能夠充分利用一些硬度大的巖石脆性大、抗剪強(qiáng)度低等特點，有效解決了復(fù)雜地位的鉆探工作。由于液動潛孔錘鉆探技術(shù)是一種高頻作業(yè)，需要不停地撞擊，所以對于硬度大、脆性大、抗剪強(qiáng)度低的地質(zhì)是很適用的。但是，在操作時，一定要注意設(shè)備的使用情況，要保證其能正常工作。除此之外，對于液壓泥漿的選擇一定要慎重，因為泥漿的質(zhì)量與液動錘的磨損有很大的關(guān)系。一般要選擇潤滑性能好，沙子的含量低且粘度低的泥漿。當(dāng)液動潛孔錘鉆探技術(shù)的工作強(qiáng)度很大時，液動錘的使用壽命將無法保證，因此當(dāng)今研究應(yīng)著力于提高液動錘的使用壽命。液動潛孔錘鉆探技術(shù)在水電建材、金屬礦山以及石油化工等等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

2.4組合鉆探技術(shù)

組合鉆探技術(shù)，就是指反循環(huán)鉆探技術(shù)、繩索取心鉆探技術(shù)與液動潛孔錘鉆探技術(shù)的結(jié)合，充分利用這三種技術(shù)的優(yōu)點。由于組合鉆探技術(shù)有著很多方面的優(yōu)點，所以使用的范圍更廣，可以根據(jù)地層和地質(zhì)的鉆探要求選擇合理的施工技術(shù)，大大地降低了勞動強(qiáng)度和成本，使鉆探的效率大大地提升。

2.5地質(zhì)鉆探技術(shù)在以下幾個方面也得到了顯著的提高，主要表現(xiàn)在

（1）傳統(tǒng)的地質(zhì)鉆探。從我國陸地上的固體礦產(chǎn)資源來看，礦產(chǎn)、石油、核能方面都十分緊缺，這些資源在以后都將會不斷得到開發(fā)。因此，傳統(tǒng)的地質(zhì)鉆探技術(shù)逐漸向更深地層、處于偏僻的山區(qū)進(jìn)行。

（2）與基礎(chǔ)建設(shè)相關(guān)的巖土鉆探。相信在未來的幾十年，我國仍然處于各項基礎(chǔ)建設(shè)的開發(fā)階段，各項基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的數(shù)量將會不斷增加，跟地質(zhì)鉆探技術(shù)相關(guān)的勘探工程、施工工程以及非開發(fā)的價值將會得到更加廣泛的運用。

（3）在海洋開發(fā)方面。海洋資源是豐富的，海洋開發(fā)也將成為我國今后技術(shù)發(fā)展的方向。

（4）西部建設(shè)。大西部的開發(fā)，極地、高山、冰川、沙漠、凍土等地質(zhì)條件，向鉆探技術(shù)提出了新的任務(wù)。

3結(jié)束語

通過對以上幾種鉆探技術(shù)的介紹，我們對地質(zhì)調(diào)查中鉆探技術(shù)的特點與應(yīng)用有了一定的了解。地質(zhì)調(diào)查中鉆探技術(shù)的工藝過程是非常復(fù)雜的，所涉及的學(xué)科也非常多。對于不同的地質(zhì)，我們要經(jīng)過分析與研究選擇合適的鉆探技術(shù)，使鉆探的效率提高，并降低成本。在當(dāng)前資源礦產(chǎn)比較緊缺的情況下，我們在深入當(dāng)前已經(jīng)存在的鉆探技術(shù)的同時，還應(yīng)該加大對新的鉆探技術(shù)的開發(fā)。除此之外，要加大對鉆探技術(shù)的宣傳力度，使得相關(guān)的工作人員對鉆探技能的掌握更加熟練，從根本上提高鉆探的效率。

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