梁 瑋 張義森 黃少華

東北煤田地質(zhì)局一二八勘探隊(duì)

地質(zhì)鉆探技術(shù)及應(yīng)用研究

梁 瑋 張義森 黃少華

東北煤田地質(zhì)局一二八勘探隊(duì)

地質(zhì)鉆探技術(shù)屬于學(xué)科技術(shù)，具有較強(qiáng)的復(fù)雜性。在中國(guó)，地質(zhì)鉆探技術(shù)發(fā)展歷史很久遠(yuǎn)，很早以前就開始大范圍的應(yīng)用。我國(guó)土地遼闊，礦產(chǎn)資源種類很多，儲(chǔ)量也是巨大的。我國(guó)的領(lǐng)土面積位居世界第三，擁有大量的資源，實(shí)行改革開放之后，更加注重地質(zhì)勘探工作，積極開發(fā)礦產(chǎn)，更好的促進(jìn)了國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，從而也推動(dòng)了社會(huì)的進(jìn)步。最近幾年，中國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)步伐越來越快，這也帶動(dòng)了工程地質(zhì)鉆探技術(shù)的深入發(fā)展?；诖?，本文將著重分析探討地質(zhì)鉆探技術(shù)及應(yīng)用，以期能為以后的實(shí)際工作起到一定的借鑒作用。

地質(zhì)；鉆探；技術(shù)

1 地質(zhì)鉆探技術(shù)要求

在工程建設(shè)中，地質(zhì)勘察工作是確保工程建設(shè)能夠順利實(shí)施的關(guān)鍵。工程施工建設(shè)對(duì)于地質(zhì)鉆探技術(shù)的要求很高，在具體的鉆探施工過程中，需要綜合考慮多個(gè)方面，比如巖層提取率必須在 80%以上，而夾層的采取率必須在60%以上。對(duì)于不同巖層，需要采用不同的鉆探技術(shù)，而且還需要及時(shí)調(diào)節(jié)鉆探速度。另外，在水文地質(zhì)勘察中，為了確保地下水位測(cè)試以及水文地質(zhì)試驗(yàn)?zāi)軌蝽樌M(jìn)行，必須綜合考慮水層位置以及水文實(shí)驗(yàn)要求確定鉆進(jìn)位置以及鉆進(jìn)方法。除此以外，對(duì)于不同含水層，還需要進(jìn)行分層止水隔離處理。

2 地質(zhì)鉆探技術(shù)應(yīng)用

2.1 反循環(huán)式鉆探技術(shù)

反循環(huán)式鉆探技術(shù)是地質(zhì)鉆探技術(shù)中一種全新的鉆探技術(shù)。反循環(huán)式鉆探技術(shù)可以被認(rèn)為是地質(zhì)鉆探領(lǐng)域的一次偉大的革命。反循環(huán)式鉆探技術(shù)包括兩種空氣反循環(huán)和水利反循環(huán)。反循環(huán)式鉆探技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于可以在同一個(gè)鉆孔中使用兩種方法進(jìn)行鉆進(jìn)轉(zhuǎn)換?？諝夥囱h(huán)成本低、效率高，在干旱地區(qū)應(yīng)用具備極強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義水利反循環(huán)能夠獲得優(yōu)質(zhì)的取心，判層及時(shí)，應(yīng)用效率高。因此，在進(jìn)行地質(zhì)鉆探的時(shí)候，可以將反循環(huán)式鉆探技術(shù)的兩種模式搭配起來使用，也可以分離開來使用。反循環(huán)式鉆探技術(shù)應(yīng)用成本低，工作效率高，在國(guó)土資源調(diào)查過程中占據(jù)著舉足輕重的地位，然而現(xiàn)階段還未獲得地質(zhì)工作者的普遍認(rèn)可，因此，現(xiàn)階段我國(guó)使用的很多技術(shù)還是傳統(tǒng)的上個(gè)實(shí)際年代左右留存下來的技術(shù)。受技術(shù)條件的制約，地質(zhì)鉆探工作的質(zhì)量、效率普遍不高，而成本卻往往較大，嚴(yán)重的制約了鉆探技術(shù)在地質(zhì)工作中的發(fā)展以及應(yīng)用。

2.2 繩索取心鉆探技術(shù)

與其它地質(zhì)鉆探技術(shù)相比，繩索取心鉆探技術(shù)最大的優(yōu)勢(shì)在于不必提鉆取心，其工作原理是在巖礦心里裝滿巖心管或巖礦心堵塞的時(shí)候，利用專用的繩索與打撈工具將巖礦心從鉆桿柱中吸納出來，孔內(nèi)的鉆桿柱不必被上提出地面，只有更換鉆頭或是檢查鉆頭磨損情況的時(shí)候才需要將鉆桿柱提出地表。毋庸置疑，繩索取心鉆探技術(shù)有效的減少了升降鉆具的輔助時(shí)間，鉆進(jìn)的效率得以提升。另外，因?yàn)椴槐亍疤嵘戏畔隆?，鉆探機(jī)械因升降磨損消耗的情況被最大程度的避免，升降鉆桿柱沖洗液沖擊孔壁的作用力被降低，孔的質(zhì)量以及安全性得以保障?，F(xiàn)階段，繩索取心鉆探技術(shù)運(yùn)用的地方比較多，但也未實(shí)現(xiàn)普及。

2.3 液動(dòng)潛孔錘鉆探技術(shù)

液動(dòng)潛孔錘鉆探技術(shù)具有堅(jiān)硬、致密等特點(diǎn)，常用于脆性地層鉆進(jìn)中，極大地提升了鉆進(jìn)效率。因?yàn)榇朔N技術(shù)是在回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)基礎(chǔ)上通過增加液動(dòng)錘而實(shí)現(xiàn)的，在進(jìn)行鉆進(jìn)時(shí)，必須對(duì)設(shè)備的緊固件松緊情況進(jìn)行檢查。當(dāng)液動(dòng)潛孔錘鉆探技術(shù)應(yīng)用于大直徑、潛孔等施工環(huán)境時(shí)，可以同時(shí)聯(lián)合減震穩(wěn)流平壓的空氣室操作，這種方式對(duì)液動(dòng)潛錘性能的穩(wěn)定具有很大作用，同時(shí)還可以保護(hù)泥漿泵和地面設(shè)備。液動(dòng)錘可以在含量較多的固相和微粒泥漿環(huán)境下進(jìn)行反復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)，所以必須使用質(zhì)量較好的高質(zhì)量泥漿。如果泥漿質(zhì)量達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，不僅造成了液動(dòng)潛孔錘的內(nèi)部零件損壞，還會(huì)阻礙液動(dòng)錘的正常作業(yè)。進(jìn)行操作的時(shí)候，泥漿必須保證含沙量低、粘度密度低、潤(rùn)滑性能好。泥漿材料必須具有低粘、低密度、低失水、高潤(rùn)華性。進(jìn)行直徑液動(dòng)錘鉆進(jìn)的時(shí)候，還應(yīng)該及時(shí)觀察泥漿的凈化工作，可以使用凈化設(shè)備或者沉淀的方法進(jìn)行操作，除此之外，還要在泥漿泵的蓮蓬頭位置設(shè)置過濾裝置。

2.4 組合鉆探工藝

組合鉆探工藝是一種將空氣循環(huán)連續(xù)取樣和水利反循環(huán)結(jié)合的新技術(shù)，與空氣反循環(huán)連續(xù)取樣原理一樣，但是此種技術(shù)主要以液體作業(yè)循環(huán)介質(zhì)，使用連續(xù)取柱狀巖心方式鉆進(jìn)，可以結(jié)合金剛石繩索、空氣反循環(huán)等的優(yōu)點(diǎn)，具有取心質(zhì)量好、勞動(dòng)強(qiáng)度低等特點(diǎn)，但是與反循環(huán)鉆探技術(shù)相比，鉆進(jìn)效率比較低下，而且不能及時(shí)了解鉆地層的結(jié)構(gòu)。此種技術(shù)經(jīng)常使用于干旱缺水、取心艱難的地質(zhì)勘查中。該技術(shù)自推廣以來，率先在青海、新疆等地區(qū)得到應(yīng)用，與傳統(tǒng)技術(shù)相比，可以將操作效率提升5倍以上，同時(shí)降低了成本。此種技術(shù)在國(guó)內(nèi)地質(zhì)鉆探中具有很好的應(yīng)用前景。

2.5 新型節(jié)水鉆探技術(shù)

新型節(jié)水鉆探技術(shù)經(jīng)常使用于干旱地區(qū)或者地質(zhì)層深部有水的鉆探中，在工作柱塞反復(fù)運(yùn)動(dòng)和驅(qū)動(dòng)力孔內(nèi)節(jié)水鉆具等的作業(yè)工作，不接觸孔壁，不耗費(fèi)水資源，具有鉆探效率高、節(jié)省水資源的特點(diǎn)。在此種技術(shù)的廣泛使用下，解決了干旱地區(qū)寶貴的水資源，降低了作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且此種技術(shù)應(yīng)用到漏失鉆探孔中，不用填充堵漏料，減少了對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的污染。

總而言之，就如今來說，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展是離不開礦產(chǎn)資源的支撐的，現(xiàn)階段，大部分處于淺層而且易開采的礦產(chǎn)都被開發(fā)了，余下的都是處于深層、地質(zhì)復(fù)雜、很難開采的礦產(chǎn)資源，或者是開采難度非常大的礦產(chǎn)，在探測(cè)開采這類礦產(chǎn)資源時(shí)，不但要根據(jù)有關(guān)的理論知識(shí)，還要實(shí)地研究和實(shí)驗(yàn)鉆探技術(shù)。這就對(duì)地質(zhì)鉆探技術(shù)工藝和設(shè)施提出了更高的要求，也就要求我們?cè)谝院蟮膶?shí)際工作中必須對(duì)其實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步研究探討。

[1]冉恒謙，張金昌，謝文衛(wèi)，張永勤，宋志彬，向軍文，劉凡柏，馮起贈(zèng)，鄢泰寧，賈美玲，陶士先，胡繼良.地質(zhì)鉆探技術(shù)與應(yīng)用研究[J].地質(zhì)學(xué)報(bào)，2011，11：1806-1822.

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