田　野，張海瑞（江西有色地質勘查局四隊）

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地質巖心鉆探技術及其在資源勘探中的應用研究

田野，張海瑞（江西有色地質勘查局四隊）

在我國社會經(jīng)濟不斷發(fā)展的現(xiàn)階段，人們在日常生活和工作中對于資源的需求也在不斷的增加，對于資源勘探工作的開展也提出了越來越高的要求。對于礦產(chǎn)資源勘探工程而言，地質巖心鉆探技術是唯一能夠從地下提取出巖礦實物樣品的一種方法，在資源勘探領域中具有十分重要的作用。為此，本文以鉆探技術為核心，對常見的地質巖心鉆探技術進行了簡述，對地質巖心鉆探技術在資源勘探中的應用問題進行了研究，旨在推動鉆探技術的創(chuàng)新發(fā)展。

地質巖心鉆探技術；資源勘探；應用；發(fā)展

前言

伴隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們在日常生活和工作以及社會生產(chǎn)中對于礦產(chǎn)資源的需求量也在不斷的增加，在一定程度上給礦產(chǎn)資源勘探工程的發(fā)展提出了較高的要求。鉆探技術作為一種唯一可以實現(xiàn)從地質巖心當中提取出樣本的勘察方法，其在資源勘探領域中扮演著十分重要的角色，地質巖心鉆探技術的發(fā)展和應用對于資源勘探工作的效率和質量會產(chǎn)生直接的影響，是有效解決資源短缺問題的重要手段，在促進社會可持續(xù)發(fā)展中具有十分重要的現(xiàn)實意義。因此，要對地質巖心鉆探技術予以高度的重視，提高其在資源勘探中的應用效果。

1　鉆探技術的發(fā)展概況

地質巖心鉆探技術指的是能夠從鉆孔到達不同深度對地質巖心和礦巖樣本實現(xiàn)提取和進行專業(yè)分析，為基層地質作業(yè)提供數(shù)據(jù)支持的技術方法。在18世紀的中葉最早出現(xiàn)了人力驅動的巖心鉆機和天然金剛石鉆頭，其后出現(xiàn)了代替人力驅動的蒸汽動力；在20世紀的時候又逐漸實現(xiàn)了液壓技術的應用，同時還研制出了能夠實現(xiàn)調(diào)速的變速箱，極大程度的推動了鉆探技術的發(fā)展。到了20世紀60、70年代，受到液壓元件質量提高和靜液壓傳動技術的影響，出現(xiàn)了全液壓驅動和控制的動力頭式鉆機，使得地質巖心鉆探技術進入了全新的發(fā)展階段。

我國在20世紀50年代的初期對蘇聯(lián)的給進式鉆機實現(xiàn)了引進，并對其進行不斷的研究和仿制，逐漸走上了自行設計和制造的道路，相繼自行設計和生產(chǎn)出了YL、XY以及CS等不同種類的巖心鉆機。特別是在70年代當中，隨著金剛石鉆進技術的發(fā)展和推廣，在帶動我國制造業(yè)迅速發(fā)展的同時還促進了對地質巖心鉆機的研制力度，到了80年代，我國國內(nèi)的礦產(chǎn)調(diào)查實際需求已經(jīng)在總體上得到了基本的滿足，且開始向外出口。進入到21世紀的新時期之后，我國又研制出了新一代YDX系列的全液壓動力頭式鉆機，使得鉆機的發(fā)展邁進了一個新的臺階。

2　常見的地質巖心鉆探技術

2.1組合鉆探技術

組合鉆探技術利用一套器具實現(xiàn)了對不同地質環(huán)境和不同取樣目的的實際需求的滿足，在地質調(diào)查和快速取樣以及干旱缺水的復雜地層和石油地震的物探施工中發(fā)揮出了巨大的作用，是一種可靠性較高的技術手段。對于我國勘探工程不斷發(fā)展的過程當中，組合鉆探技術的應用有效的解決了復雜地層中物探施工爆破孔難以成孔的問題，使得實際的施工效率提高了5～8倍。

2.2反循環(huán)連續(xù)取巖心鉆探技術

反循環(huán)連續(xù)取巖心鉆探技術是目前全世界范圍最為先進的一種地質巖心鉆探技術。反循環(huán)連續(xù)取巖心鉆探技術的介質主要包括了水和空氣。一般情況下，在干旱地區(qū)采用此種技術方法通常將空氣作為循環(huán)介質，反之則是將水作為循環(huán)介質；由于循環(huán)介質的差異，使得與之相配套的鉆具的性能、結構尺寸和適用范圍等也具有一定的差異性，且在實際施工中的鉆孔深度、取樣形態(tài)和鉆孔口徑等也會隨之出現(xiàn)變化，因此采取反循環(huán)連續(xù)取巖心鉆探技術需要堅持因地制宜的原則。

2.3繩索取心鉆探技術

繩索取心鉆探技術出現(xiàn)于反循環(huán)連續(xù)取巖心鉆探技術之前，對于資源勘探事業(yè)的發(fā)展起到了不可忽略的貢獻。與反循環(huán)連續(xù)取巖心鉆探技術相比較而言，繩索取心鉆探技術在施工成本和勘探效率等方面與之都存在著較大的差距，但是其所取得的巖心標本更利于分析和研究。繩索取心鉆探技術在不斷的發(fā)展過程中已經(jīng)形成了較為完整的工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈系統(tǒng)。

2.4資源評價的定向鉆探施工技術

資源評價的定向鉆探施工技術的應用是在一個主孔當中打出多個分支孔，通過這些分支口實現(xiàn)對礦體的穿過，在實際的應用中能夠較大程度的減少了工作量，在特別環(huán)境中的資源勘探取樣作業(yè)中具有十分顯著的效果，實現(xiàn)了經(jīng)濟效益和社會效益的統(tǒng)一獲取。

2.5定向鉆探技術及對接井鉆井技術

定向鉆探技術和對接井鉆井技術的適用條件為定向鉆進的組合鉆具當中，對中低轉速的螺桿鉆桿進行了改進，使其能夠與金剛石鉆頭、牙輪鉆頭和復合片鉆頭等實現(xiàn)聯(lián)合使用；同時還編制了定向鉆進和水平鉆進的設計和控制軟件，對于傳統(tǒng)的原水溶性礦產(chǎn)資源的采礦作業(yè)形式實現(xiàn)了改善，使得作業(yè)效率得以提升。

3　地質巖心鉆探技術在資源勘探中的應用

3.1礦區(qū)概況

某省有一鐵礦勘查區(qū)位，礦區(qū)地勢較為平坦，鉆孔位置屬于華北平原，鉆孔深度為1140m，上部的覆蓋層厚度約為400m，下部為砂巖、泥巖和泥質砂巖，施工中采用型號為XY-6B式的鉆機，為其配備了1000m長的φ85mm鐓粗繩索取心鉆桿和兩套JS95A繩索取心鉆具。該鉆孔所采用的是繩索取心鉆探技術，在兩個月之內(nèi)順利完成了終孔。

3.2鉆具級配

對深孔采取繩索取芯鉆探技術的時候需要對鉆具級配實現(xiàn)合理的鉆則，主要包括了以下幾種：①開孔孔徑76mm——φ76mm的鉆頭和φ88mm的繩索取心鉆桿；②孔徑95mm——φ95mm的金剛石鉆頭和φ88mm的繩索取心鉆桿；③孔徑110mm——φ110mm的金剛石鉆頭和φ88mm的繩索取心鉆桿；④孔徑132mm——φ132mm的鉆頭和φ88mm的繩索取心鉆桿。

3.3繩索取心鉆進技術措施

在鉆進的過程當中遇到鉆壓突然升高的情況時，代表巖心充滿了巖心管，或者是巖心出現(xiàn)堵塞，這時應停止鉆進并卡斷巖心，將鉆具從孔底提離出來；使用夾持器對鉆桿實現(xiàn)夾住之后，對機上鉆桿要進行卸載，并使用打撈器實現(xiàn)下放打撈。

在水位正常的情況下，要將內(nèi)管總成從孔口直接向鉆桿內(nèi)實現(xiàn)投入，并對機上鉆桿實現(xiàn)有效連接，開泵之后利用沖洗液實現(xiàn)向下壓送；當泵壓升高的時候說明內(nèi)管總成已經(jīng)到位，此時可以開始鉆進。

將內(nèi)總管提升至地面之后，應將其從接頭處進行卸載，同時將巖心從巖心管中取出。在倒出巖心的過程當中，應使用橡膠錘對內(nèi)管進行輕度的敲擊，為了防止內(nèi)管出現(xiàn)凹坑，嚴禁使用鐵器，以避免巖心出現(xiàn)堵塞的問題；在取出巖心之后要對內(nèi)管總成進行清洗和檢查。

3.4鉆探技術成果

繩索取心鉆探技術在該礦區(qū)中的應用使得鉆探效率實現(xiàn)了較大程度的提高，且顯著降低了工作人員的勞動強度；合理的鉆孔結構為鉆進的順利進行提供了前提保障；該鉆孔的終孔頂角為6°，深孔臺月效率為570m，被評定為優(yōu)質孔。

4　結束語

綜上所述，地質巖心鉆探技術作為唯一一個能夠從地下當中取出實物樣品的技術，其在礦產(chǎn)資源勘探中的應用發(fā)揮出了巨大的作用；在科學技術水平不斷提高的現(xiàn)階段，常見的地質巖心鉆探技術有組合鉆探技術、反循環(huán)連續(xù)取巖心鉆探技術、繩索取心鉆探技術和資源評價的定向鉆探施工技術等。面臨著資源短缺的現(xiàn)實困境和地質條件復雜化的情況，如何提高資源的開采效率是資源勘探工程領域中亟待解決的重點問題，因此要依托科學技術推動鉆探技術的創(chuàng)新和鉆探設備的研制，從而實現(xiàn)對深層礦產(chǎn)資源的有效開發(fā)。

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2095-2066（2016）12-0110-02

2016-4-7

田 野（1988-），男，助理工程師，本科，主要從事鉆探施工工作。

張海瑞（1987-），男，助理工程師，本科，主要從事鉆探施工工作。