王 達(dá)， 趙國(guó)隆， 左汝強(qiáng)， 孫建華， 周紅軍,4， 張林霞,5， 李 藝,4

(1.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局，北京 100037； 2.自然資源部，北京 100812；3.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院勘探技術(shù)研究所，河北 廊坊 065000； 4.《探礦工程(巖土鉆掘工程)》編輯部，北京 100037；5.中國(guó)地質(zhì)學(xué)會(huì)探礦工程專業(yè)委員會(huì)，河北 廊坊 065000)

0 前言

70年前，當(dāng)中華人民共和國(guó)正在緊張籌建之時(shí)，新中國(guó)的第一臺(tái)鉆機(jī)在北京西山巍巍豎起。劉廣志院士生前回憶：“1949年7月，在北京門頭溝煤田開始了新中國(guó)第一個(gè)實(shí)驗(yàn)鉆孔，工人們發(fā)揮了當(dāng)家作主的積極性，9月中旬就高質(zhì)量地完成了500 m的取心鉆探任務(wù)，全體光榮地參加了十月一日中華人民共和國(guó)成立大典”[1]。由此開啟了我國(guó)鉆探工程新的一頁(yè)。

地質(zhì)鉆探工程是地質(zhì)工作多工種合成作戰(zhàn)的重要方面軍，是地質(zhì)調(diào)查、礦產(chǎn)勘探、工程地質(zhì)勘察、地球與地外行星科學(xué)研究、驗(yàn)證地質(zhì)認(rèn)識(shí)、直接獲取地下實(shí)物的唯一技術(shù)方法，也是各種工程基礎(chǔ)、隧涵洞、環(huán)境保護(hù)和地質(zhì)災(zāi)害防治等工程施工的重要技術(shù)方法，同時(shí)鉆孔(井)為獲取地下地質(zhì)體信息、探測(cè)深部地殼、開采礦產(chǎn)資源、建設(shè)地下實(shí)驗(yàn)室或觀測(cè)站等提供通道。

70年來(lái)，我國(guó)探礦工程事業(yè)從無(wú)到有、從小到大、從弱到強(qiáng)。最輝煌時(shí)，全國(guó)開動(dòng)地質(zhì)巖心鉆機(jī)達(dá)到5600多臺(tái)，專業(yè)研究單位10多所，有相關(guān)專業(yè)的大中專院校近10家，生產(chǎn)鉆探裝備的企業(yè)幾十家，年度地質(zhì)鉆探工作量最高達(dá)到2000多萬(wàn)m。探礦工程學(xué)科(目前改稱為地質(zhì)工程①“地質(zhì)工程”是“地質(zhì)資源與地質(zhì)工程”一級(jí)學(xué)科下屬的二級(jí)學(xué)科，在以原二級(jí)學(xué)科“探礦工程”和“水文地質(zhì)與工程地質(zhì)”為主體的基礎(chǔ)上相互交叉滲透發(fā)展起來(lái)的。它以現(xiàn)代鉆、掘工程技術(shù)、現(xiàn)代測(cè)試和計(jì)算機(jī)技術(shù)為手段，以工程涉及的地質(zhì)體及工程所在的地質(zhì)環(huán)境為研究對(duì)象，服務(wù)于礦產(chǎn)資源勘查與開發(fā)，土木、水利工程的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工，水文工程、環(huán)境地質(zhì)的評(píng)價(jià)、監(jiān)測(cè)與保護(hù)，地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)與防治和地下深部探測(cè)等領(lǐng)域。(百度用語(yǔ)))也逐步豐富完善，有了以鉆探為主體的坑探、勘機(jī)三大分支專業(yè)，形成了完整的探礦工業(yè)技術(shù)體系。

截至 2017 年底，我國(guó)已發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn) 173 種[2]，其中絕大部分礦產(chǎn)的儲(chǔ)量是通過(guò)探礦工程技術(shù)取得的,礦業(yè)已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。

我國(guó)是世界鉆探技術(shù)的發(fā)源地，淵源于遠(yuǎn)古時(shí)代掘鑿井技術(shù)。早在四五千年以前的史前期，就有“黃帝穿井”等傳說(shuō)，戰(zhàn)國(guó)末期已開始用簡(jiǎn)單器械鑿井，秦國(guó)李冰指導(dǎo)民眾開鑿大口鹽井，北宋時(shí)代已由大口淺井向小口深井過(guò)渡，發(fā)明了竹篦繩索式?jīng)_擊鉆進(jìn)法——卓筒井，并于1835年在四川自貢鉆成世界第一口超千米深井——1001.42 m的燊海井，這是世界鉆探史上的一座豐碑。

今天，當(dāng)國(guó)家踏入新的征程，全國(guó)上下正在努力建設(shè)普惠包容的幸福社會(huì)，致力構(gòu)建人與自然和諧共處的美麗家園之際，我們探礦界全體同仁也要搶抓科技創(chuàng)新的制高點(diǎn)，為建設(shè)世界科技強(qiáng)國(guó)，實(shí)現(xiàn)“兩個(gè)一百年”奮斗目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興中國(guó)夢(mèng)的遠(yuǎn)大目標(biāo)做出自己的貢獻(xiàn)。

“相對(duì)于微觀領(lǐng)域的歷史經(jīng)驗(yàn)研究，我們更需要從整個(gè)國(guó)家的全局性、整體性、宏觀性角度，來(lái)總結(jié)貫穿于各領(lǐng)域各行業(yè)的基本規(guī)律和共性經(jīng)驗(yàn)[3]”。在慶祝新中國(guó)成立70周年之際，將70年探礦工程的歷史放在整個(gè)地質(zhì)行業(yè)乃至整個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展的維度上總結(jié)，據(jù)此，我們將70年歷程大致劃分為4個(gè)階段，每個(gè)階段既是國(guó)家發(fā)展的臺(tái)階，更是鉆探技術(shù)發(fā)展階段劃分的標(biāo)志。用今天的視角去講述70年探礦工程的發(fā)展歷程，總結(jié)不同時(shí)期的經(jīng)驗(yàn)，把各個(gè)歷史時(shí)期的經(jīng)驗(yàn)貫通起來(lái)，意在使較年輕的探礦人，隨同老一輩重返那跌宕起伏、艱苦奮斗的歲月，以了解、認(rèn)識(shí)和追憶70年探礦工程技術(shù)發(fā)展的變化軌跡和持續(xù)進(jìn)步，堅(jiān)定發(fā)展鉆探專業(yè)技術(shù)、不斷創(chuàng)新的信心。

限于篇幅，本文重點(diǎn)回顧地質(zhì)鉆探工程的發(fā)展歷程。作者力求全面公正地展示70年鉆探工程所取得的成就，但限于水平及掌握的資料有限，難免掛一漏萬(wàn)。

1 新中國(guó)成立初期探礦工程創(chuàng)建起步階段(20世紀(jì)50-60年代)

19世紀(jì)中葉，鴉片戰(zhàn)爭(zhēng)和甲午戰(zhàn)爭(zhēng)失敗后，帝國(guó)主義列強(qiáng)大舉入侵，紛紛在中國(guó)開礦辦廠，掠奪資源。英國(guó)、意大利和美國(guó)等國(guó)家的企業(yè)先后運(yùn)來(lái)了鉆機(jī)，后來(lái)日本帝國(guó)主義侵華時(shí)期在中國(guó)境內(nèi)進(jìn)行了大量的鉆探施工。在這種背景下，20世紀(jì)初開始出現(xiàn)了第一代中國(guó)機(jī)械巖心鉆探工人。從此時(shí)到1949年的40多年中，中國(guó)在10多個(gè)省進(jìn)行12個(gè)礦種的鉆探施工，多是為外國(guó)掠奪我國(guó)資源而投入的工程。國(guó)民政府資源委員會(huì)礦產(chǎn)勘測(cè)處時(shí)期使用動(dòng)力機(jī)械巖心鉆只有3年多，鉆探工作量12萬(wàn)余m。20世紀(jì)初到1949年,全國(guó)當(dāng)時(shí)年產(chǎn)鋼僅15萬(wàn)t, 原油12萬(wàn)t, 煤炭3200 萬(wàn)t, 有色金屬1.3萬(wàn)t, 水泥66萬(wàn)t[4]。全國(guó)鉆探總工作量累計(jì)約17萬(wàn)m。國(guó)民政府留下14臺(tái)美日舊鉆機(jī)，加上全國(guó)各地的各種型號(hào)的鉆機(jī)僅100余臺(tái)，這就是留給新中國(guó)的微薄的家底。

地質(zhì)工作是中國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)的一個(gè)重要的基礎(chǔ)工作，新中國(guó)的誕生，為地質(zhì)事業(yè)發(fā)展開辟了廣闊的道路。當(dāng)時(shí)全國(guó)地質(zhì)人員約有300人[5]，不僅力量弱、底子薄，更缺乏地質(zhì)與鉆探、坑探、物探、化探、實(shí)驗(yàn)測(cè)試等多工種聯(lián)合勘探的能力，不能為新礦山設(shè)計(jì)、老礦山復(fù)蘇提供礦產(chǎn)儲(chǔ)量。于是從組建隊(duì)伍、培訓(xùn)人員、科學(xué)研究、制造設(shè)備、制度建設(shè)等方面，全面展開了探礦工程的基礎(chǔ)建設(shè)工作，并取得了可喜的成績(jī)，為后期持續(xù)發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。

1.1 創(chuàng)建探礦工程隊(duì)伍

1949年6月，按照華北人民政府企業(yè)部的指示，北平地質(zhì)調(diào)查所劉廣志負(fù)責(zé)籌建鉆探隊(duì)，隨即招收培訓(xùn)工人，調(diào)入鉆機(jī)，檢修設(shè)備。7月在北京門頭溝耿王墳工地開鉆，這是地質(zhì)部門在北平樹立的第一座鉆塔(圖1)。用了3個(gè)月的時(shí)間，克服了種種困難，鉆達(dá)500 m的設(shè)計(jì)孔深，取得了門頭溝煤田地質(zhì)資料，實(shí)現(xiàn)了向新中國(guó)建國(guó)大典獻(xiàn)禮的心愿。

圖1 1949年7月地質(zhì)部門解放后第一臺(tái)鉆塔聳立在北京門頭溝礦Fig.1 The first derrick of geology industry of the New China erectedin Beijing Mentougou Mine after liberation in July 1949

1950年，華東軍政委員會(huì)工業(yè)部南京礦產(chǎn)勘測(cè)處使用美制金剛石鉆機(jī)鉆探棲霞山鉛鋅礦、淮南煤礦和銅官山銅礦。北京地質(zhì)調(diào)查所則用4臺(tái)鉆機(jī)，在大同煤田和白云鄂博鐵礦進(jìn)行鉆探。

隨著地質(zhì)工作的大發(fā)展、大轉(zhuǎn)變，探礦工作也迅速發(fā)展，設(shè)備、人員也相應(yīng)增加。1952年，地質(zhì)部先后組建了白云鄂博、銅官山、大冶、龐家堡、白銀廠、渭北等6個(gè)大型綜合勘探隊(duì)，從蘇聯(lián)進(jìn)口100臺(tái)套KA-2M-300、KAM-500型手把式鉆機(jī)及輔助設(shè)備，年底開動(dòng)54臺(tái)鉆機(jī)；1953年底開動(dòng)100多臺(tái)鉆機(jī)。隨著各大區(qū)地質(zhì)局的建立，陸續(xù)建立了數(shù)十個(gè)擁有三四臺(tái)以至十幾臺(tái)鉆機(jī)的大、中型地質(zhì)勘探隊(duì)，分布在攀枝花、大河邊、水城、茶陵、永新、平頂山以及賀蘭山、大青山、錫盟等地[6]。鉆探工作如燎原之火，遍布祖國(guó)大地。

中國(guó)發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)的第一個(gè)五年計(jì)劃于1953年執(zhí)行。當(dāng)時(shí)，重點(diǎn)勘探項(xiàng)目多是國(guó)家建設(shè)的命脈，如鞍山、包頭、大冶等鋼鐵基地所需礦產(chǎn)資源；大同、開灤、撫順、平頂山等重要煤田；還有東川、白銀廠、中條山、銅官山、壽王墳等處的銅；桃林、水口山、泗頂廠的鉛鋅；個(gè)舊的錫，贛南的鎢，昆陽(yáng)的磷礦等。通過(guò)開展地質(zhì)勘查工作，查清了地下資源，滿足了當(dāng)時(shí)急需的礦產(chǎn)資源的工業(yè)設(shè)計(jì)要求。在這些國(guó)家重點(diǎn)勘探工作中，鉆探、坑探工作發(fā)揮了主力軍的作用，不僅鍛煉了隊(duì)伍，還學(xué)會(huì)了包括地質(zhì)、鉆探、坑探、物探、化探、實(shí)驗(yàn)測(cè)試等多工種的聯(lián)合作戰(zhàn)。

經(jīng)過(guò)地質(zhì)勘查隊(duì)伍大量組建和迅猛擴(kuò)展后，中國(guó)地質(zhì)工作走上了健康發(fā)展的道路。到1954年底，鞍山、包頭、大冶三大鋼鐵基地所需的礦產(chǎn)資源，還有銅官山、個(gè)舊等處的有色金屬礦的詳細(xì)勘查報(bào)告提交了出來(lái)；建設(shè)煤礦的資源已得到保證；還獲得一定數(shù)量的磷礦儲(chǔ)量?！耙晃濉逼陂g，計(jì)劃勘查19種礦產(chǎn)，實(shí)際勘查了74種礦產(chǎn)，其中63種取得了可供工業(yè)設(shè)計(jì)使用的儲(chǔ)量[5]。探礦工程工作發(fā)揮了重要作用。

這一階段前期，以引進(jìn)技術(shù)和裝備為主，逐步轉(zhuǎn)入自力更生為主，鉆探技術(shù)水平不斷提高。鉆探工藝是鐵砂、鋼粒及硬質(zhì)合金鉆進(jìn)，鉆進(jìn)規(guī)程由輕壓慢轉(zhuǎn)向因地制宜地推廣快速鉆進(jìn)規(guī)范過(guò)渡。在硬質(zhì)合金鉆進(jìn)范疇內(nèi)，提倡按巖性和可鉆性級(jí)別選用不同的硬質(zhì)合金片，鑲制不同型式的鉆頭100余種(密集式、飛機(jī)式、團(tuán)結(jié)式等)，各類巖層鉆進(jìn)效率顯著提高。此后，又推廣鋼粒鉆進(jìn)以逐步取代鐵砂鉆進(jìn)，在提高7級(jí)以上硬巖鉆進(jìn)效率方面取得了良好的效果。還大力推廣泥漿護(hù)孔，對(duì)克服坍塌、漏水、流沙等事故順利鉆進(jìn)深孔、斜孔和復(fù)雜地層起到了良好的作用。這些經(jīng)驗(yàn)被創(chuàng)造性地推廣運(yùn)用，取得了更大發(fā)展。1956年3月和4月地質(zhì)部中南地質(zhì)局四○五隊(duì)王國(guó)驥機(jī)組在廣西泗頂廠鉛鋅礦，創(chuàng)造了連續(xù)2個(gè)月月進(jìn)尺超過(guò)1000 m的紀(jì)錄，成為全國(guó)第一個(gè)月進(jìn)千米的機(jī)臺(tái)[6]。此后，鉆探臺(tái)月進(jìn)尺超千米的鉆機(jī)大量涌現(xiàn)，如1958年前7個(gè)月中就出現(xiàn)了53臺(tái)，并且達(dá)到77臺(tái)次。

這期間部分鉆孔不取巖心鉆進(jìn)試點(diǎn)工作取得成功，并積極擴(kuò)大推廣工作。1959年9月23日，地質(zhì)部頒發(fā)“關(guān)于部分鉆孔不取巖心鉆進(jìn)暫行規(guī)定”的通知[7]，提出1959年全年鉆探進(jìn)尺達(dá)到1070萬(wàn)m，其中有35%以上為部分鉆孔不取巖心鉆進(jìn)。在地質(zhì)條件允許、物探測(cè)井能密切配合的情況下，推廣不取巖心鉆進(jìn)，提高鉆進(jìn)效率，加快勘探速度。

為了改變大口徑鐵砂、鋼粒、硬質(zhì)合金鉆進(jìn)的落后面貌，1960年12月，地質(zhì)部出臺(tái)“關(guān)于推廣小口徑鉆進(jìn)方法的幾項(xiàng)規(guī)定”(以硬質(zhì)合金鉆進(jìn)為主，口徑為75、58.5和52 mm)[7]。20世紀(jì)60年代初，在湖北、安徽、四川、新疆、河北等地進(jìn)行75 mm口徑為主的鋼粒、硬質(zhì)合金鉆進(jìn)試驗(yàn)。1960年開始研究金剛石鉆頭制造工藝，1963年研制成功天然表鑲金剛石鉆頭，同時(shí)籌備管材工具研究等，1965年被國(guó)家經(jīng)委列為“國(guó)家重大技術(shù)革新項(xiàng)目”，1966年在河南舞陽(yáng)地質(zhì)九隊(duì)開動(dòng)了第一臺(tái)金剛石鉆機(jī)。由勘探技術(shù)研究所、部第六專題隊(duì)、地質(zhì)九隊(duì)組成試驗(yàn)組，使用勘探技術(shù)研究所與冶金部601廠研制的鉆頭，第六專題隊(duì)設(shè)計(jì)的鉆具、工具等，張家口探礦機(jī)械廠改裝的XU-600型高速鉆機(jī)、水泵以及鄭州探礦機(jī)械廠加工的各種管材和相應(yīng)的工具，另外從日本利根公司進(jìn)口了可供4臺(tái)鉆機(jī)用的金剛石鉆頭、擴(kuò)孔器、卡簧、D-10型金剛石雙管取心鉆具。地質(zhì)九隊(duì)1966-1969年共進(jìn)尺6000 m有余。1968年河南地質(zhì)三隊(duì)從地質(zhì)九隊(duì)調(diào)撥一半設(shè)備和物資，在小秦嶺金礦進(jìn)行生產(chǎn)性試驗(yàn)，取得了良好的效果。

1954年后，鉆探工程為我國(guó)大型工程建設(shè)項(xiàng)目做出了貢獻(xiàn)，積累了豐富的適合我國(guó)國(guó)情的鉆探經(jīng)驗(yàn)。在武漢長(zhǎng)江大橋基礎(chǔ)選線鉆探中，成功地創(chuàng)造了利用雙體躉船安裝4臺(tái)鉆機(jī)的施工經(jīng)驗(yàn)，解決了拋錨定位、水中下管、套管固定、升沉補(bǔ)償、鉆進(jìn)工藝、灌漿止水以及水上安全等問(wèn)題；在三門峽水電站鉆探工程中，鉆船處于狹隘的黃河航道“中流砥柱”中心，用500型鉆機(jī)大口徑鉆進(jìn)，取得了直徑1m的閃長(zhǎng)巖巖心的記錄，該巖心至今還在中國(guó)地質(zhì)博物館中展示；在長(zhǎng)江三峽水利樞紐工程地質(zhì)鉆探中，鉆工在懸崖陡壁上鑿山開路不畏艱險(xiǎn)進(jìn)行鉆探，受到了周恩來(lái)總理的表?yè)P(yáng)[5]。

1954年春天，地質(zhì)部召開首屆鉆探職工代表大會(huì)，周恩來(lái)總理在懷仁堂接見了全體代表，鼓勵(lì)大家努力做好艱苦而又光榮的地質(zhì)探礦工作。

1957年末，鉆探工程已經(jīng)廣泛應(yīng)用于固體礦產(chǎn)、油氣礦藏、水利水電工程、工程勘察、農(nóng)業(yè)灌溉及國(guó)防工程等多個(gè)領(lǐng)域。

1958年后鉆探工程發(fā)展迅速，工作量大增。

這一時(shí)期，是探礦工程起步發(fā)展的時(shí)期，機(jī)械巖心鉆探開動(dòng)的鉆機(jī)、完成的工作量及臺(tái)月效率、單位成本等情況見表1。

伴隨新中國(guó)的誕生，地質(zhì)工作的大發(fā)展，坑探工程得到了快速發(fā)展。地質(zhì)坑探工程(當(dāng)年也稱山地工程)與采礦工程的差別主要是短淺和小斷面，需要發(fā)展與之相應(yīng)的掘進(jìn)技術(shù)和技術(shù)裝備等。

初期勘探掘進(jìn)仍然是手工作業(yè)，鑿巖是手打錘，出渣用人背肩挑或手推礦車，個(gè)別礦區(qū)用上了手持式鑿巖機(jī)，但無(wú)除塵裝置。后來(lái)地質(zhì)部成立了機(jī)掘隊(duì)，也僅在鑿巖方面配備了從蘇聯(lián)引進(jìn)的OM-506型濕式風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)、英國(guó)的一套干式吸塵鑿巖機(jī)、瑞典的高頻鑿巖機(jī)，但都未得到推廣[8]。當(dāng)時(shí)百支坑探隊(duì)伍基本上是體力勞動(dòng)十分繁重的手工作業(yè)。

表1 1950-1970年機(jī)械巖心鉆探主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)Table 1 Main tech-economic index of mechanical core drillingfrom 1950 to 1970

1957年后，為改變坑探工程落后面貌，掀起了坑探半機(jī)械化的熱潮。以人力為動(dòng)力的各式打眼機(jī)、出渣機(jī)、通風(fēng)機(jī)、抽水機(jī)等掘進(jìn)設(shè)備大量涌現(xiàn)，大多是自制自用，在生產(chǎn)中發(fā)揮了一定作用，也為20世紀(jì)70年代機(jī)械化階段探索了道路。

1.2 專業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)

解放前，我國(guó)沒(méi)有專門培養(yǎng)探礦工程專業(yè)技術(shù)人才的學(xué)科和院校，該領(lǐng)域的技術(shù)人才多來(lái)自采礦、機(jī)械或地質(zhì)等學(xué)科。解放后，我國(guó)通常把鉆探、坑探、勘探機(jī)械合稱探礦工程，并采取多種形式和多渠道培養(yǎng)急需的探礦工程技術(shù)人才。

從1949年秋開始，北京地質(zhì)調(diào)查所前后2次招收了七八十名中學(xué)生學(xué)習(xí)鉆探，經(jīng)過(guò)多年工作實(shí)踐，他們中多半成為了技術(shù)骨干。

1950年2月，在南京創(chuàng)立地質(zhì)探礦?？茖W(xué)校，設(shè)置有地質(zhì)探礦科，為探礦事業(yè)培養(yǎng)了首批具有大專學(xué)歷的人才。

1952年，地質(zhì)部成立后，在南京和大冶分別招收和培養(yǎng)了300多名學(xué)員。在此之前，北京地質(zhì)調(diào)查所與重工業(yè)部有色金屬管理局還舉辦了多期訓(xùn)練班，采用講課和機(jī)臺(tái)師傅帶徒弟的辦法，培訓(xùn)了4300多名學(xué)員。

1952年后，地質(zhì)部舉辦了由蘇聯(lián)專家講課的鉆探訓(xùn)練班。

1953年起先后設(shè)立了長(zhǎng)春、武漢、北京、西安、昆明等8所中等專業(yè)地質(zhì)學(xué)校。長(zhǎng)春、武漢分別設(shè)立了鉆探和機(jī)械專業(yè)，昆明設(shè)立了坑探與鉆探專業(yè)。長(zhǎng)春地質(zhì)學(xué)校第一屆35名畢業(yè)生在1954年走上工作崗位[9]，他們?cè)谏a(chǎn)第一線起到了承上啟下的作用，成為工作中的骨干力量。

1954年，北京地質(zhì)學(xué)院由李世忠等負(fù)責(zé)組建了探礦工程系，開始招收五年制的本科大學(xué)生和兩年制的研究生。1956年我國(guó)第一批探礦工程專業(yè)研究生畢業(yè)，1959年第一批探礦工程專業(yè)本科生畢業(yè)。成都地質(zhì)學(xué)院1959年開始招收探礦工程本科生。后來(lái)，1974年河北地質(zhì)學(xué)院成立了探礦工程系，1976年長(zhǎng)春地質(zhì)學(xué)院開始招收探礦工程專業(yè)本科生。

這些地質(zhì)院校各層次的畢業(yè)生，逐年補(bǔ)充到全國(guó)各地質(zhì)部門的生產(chǎn)管理和科研機(jī)構(gòu)、高等和中等院校以及基層生產(chǎn)單位，他們?yōu)樘降V事業(yè)做出了積極貢獻(xiàn)，促進(jìn)了探礦工程技術(shù)的持續(xù)發(fā)展。

20世紀(jì)50-60年代，國(guó)家先后派往蘇聯(lián)莫斯科地質(zhì)勘探學(xué)院、列寧格勒礦業(yè)學(xué)院、斯維爾德洛夫斯克礦業(yè)學(xué)院等院校學(xué)習(xí)探礦工程專業(yè)，莫斯科石油學(xué)院學(xué)習(xí)鉆井專業(yè)等批量留學(xué)生，畢業(yè)回國(guó)后獻(xiàn)身到了探礦事業(yè)。

1.3 發(fā)展科學(xué)研究和科技情報(bào)工作

我國(guó)探礦工程的科學(xué)研究是隨著20世紀(jì)50年代地質(zhì)找礦勘探工作大發(fā)展和工藝技術(shù)中存在的難題需要而發(fā)展起來(lái)的。

1.3.1 科學(xué)研究工作

新中國(guó)成立初期，作為地質(zhì)勘查重要技術(shù)方法的探礦工程雖然有所發(fā)展，但技術(shù)與裝備十分落后，為加強(qiáng)探礦工程科學(xué)技術(shù)研究工作，1957年，建立了地質(zhì)部勘探技術(shù)研究所，在周口店籌建試驗(yàn)站[9]。第一任所長(zhǎng)由地質(zhì)部探礦司任子翔副司長(zhǎng)兼任，周恩來(lái)總理簽發(fā)了任命書。這是我國(guó)第一所從事地質(zhì)鉆探、坑探和探礦機(jī)械裝備研究設(shè)計(jì)的研究所。當(dāng)年在“全國(guó)十年科學(xué)規(guī)劃”中，探礦工程學(xué)科正式列入12年遠(yuǎn)景規(guī)劃，從此開始了有明確探礦工程課題的科研工作。

與此同時(shí)，各大專院校也組建了探礦工程科研組織，逐漸形成本領(lǐng)域科研工作的一個(gè)方面軍。隨著探礦工程的發(fā)展，許多省地質(zhì)局和一些野外隊(duì)，結(jié)合生產(chǎn)需要，也組建了各自的科研組織或開展了科研活動(dòng)。到20世紀(jì)60年代中期，初步形成了不同類型、不同層次、各具特色、相互補(bǔ)充的科研體系，促進(jìn)了探礦工程事業(yè)的成長(zhǎng)和技術(shù)水平的不斷提高。

勘探技術(shù)研究所從成立到20世紀(jì)60年代，在鉆探工藝、器具、泥漿處理劑等方面取得的主要研究成果有：適應(yīng)不同地層條件的各種硬質(zhì)合金鉆頭、無(wú)巖心輕便刮刀鉆頭、打撈工具、隔水單動(dòng)雙層巖心管(榮獲國(guó)家科委創(chuàng)造發(fā)明獎(jiǎng))、優(yōu)質(zhì)泥漿護(hù)孔；在研究巖石可鉆性鉆進(jìn)機(jī)理的同時(shí)，研制了“擺球硬度儀”(榮獲國(guó)家科委創(chuàng)造發(fā)明獎(jiǎng))；各種鉆探取心方法和配套取心工具、第一套地質(zhì)巖心鉆探用液動(dòng)錘、全孔反循環(huán)取心試驗(yàn)成功。1963-1965年，勘探技術(shù)研究所與冶金部601廠合作研究金剛石鉆頭制造工藝，并利用粉末冶金技術(shù)(冷壓浸漬法)研制了我國(guó)第一批天然金剛石表鑲鉆頭，在新疆、北京、湖北等地進(jìn)行了生產(chǎn)試驗(yàn)。60年代初，勘探技術(shù)研究所與牡丹江市紅旗化工廠合作研制新型泥漿處理劑——鐵鉻木素磺酸鹽，1968年投產(chǎn)。

這一時(shí)期，探礦工程在全國(guó)開展轟轟烈烈的技術(shù)革新和技術(shù)革命的“雙革”運(yùn)動(dòng)中，創(chuàng)造了不少的新技術(shù)、新方法、新產(chǎn)品。在鉆進(jìn)操作上 “兩大(大壓力、大泵量)、兩快(快轉(zhuǎn)速、快升降)、一小(小口徑)、一好(高效率、高質(zhì)量的鉆頭)”和“兩擴(kuò)大(擴(kuò)大硬質(zhì)合金鉆進(jìn)、擴(kuò)大部分鉆孔無(wú)巖心鉆進(jìn))、一合理(清水、泥漿、套管合理使用)”的快速鉆進(jìn)工藝，收到了立竿見影的效果。

當(dāng)時(shí)，探礦工程是地質(zhì)系統(tǒng)“四化”、“雙革” 的重點(diǎn)。鉆探主要操作雖然使用了機(jī)械，但是提引、給進(jìn)、擰卸、安裝、供水、攪拌、搬運(yùn)等方面主要的仍然是手工操作。為此，開展鉆探工程機(jī)械化半機(jī)械化、自動(dòng)化半自動(dòng)化的科研攻關(guān)活動(dòng)。如四川永榮隊(duì)將擰管機(jī)、提引器、自動(dòng)卡盤、泵量計(jì)、手把改油壓等配成套，實(shí)現(xiàn)了升降、給進(jìn)工序機(jī)械化。黃沙坪、彬縣隊(duì)更進(jìn)一步創(chuàng)造成功了用電鈕操作升降的全套裝置。此外，還有取心工具、泥漿攪拌機(jī)、水力噴射裝置、復(fù)雜地層護(hù)孔堵漏、預(yù)防鉆孔彎曲、孔底反循環(huán)、無(wú)泵鉆進(jìn)、鉆粒連續(xù)投砂器、自動(dòng)卡盤、自動(dòng)平衡器、手輪給進(jìn)、擰管機(jī)、移管機(jī)、塔內(nèi)活動(dòng)工作臺(tái)等累累碩果。

1960年，地質(zhì)部和地質(zhì)工會(huì)為了迅速、廣泛、深入地推廣在 “雙革”運(yùn)動(dòng)中的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，組織了“地質(zhì)部探礦工程觀摩推先團(tuán)”。推先團(tuán)由內(nèi)蒙古、貴州、河北、安徽、山西、湖南、浙江等七省(區(qū))先進(jìn)生產(chǎn)者組成，在浙江省地質(zhì)局試點(diǎn)1個(gè)多月，取得了很大成績(jī)。

1.3.2 科技情報(bào)工作

1.3.2.1 創(chuàng)辦專業(yè)雜志

為了及時(shí)交流探礦工程的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和科研成果，1957年，創(chuàng)辦了《探礦工程》專業(yè)期刊?？蓵r(shí)任中國(guó)科學(xué)院院長(zhǎng)郭沫若題寫。這是全國(guó)探礦工程行業(yè)創(chuàng)刊最早、國(guó)內(nèi)唯一專門報(bào)道探礦工程技術(shù)的國(guó)家級(jí)專業(yè)技術(shù)刊物。

這一時(shí)期，《探礦工程》經(jīng)歷了曲折。創(chuàng)刊不到4年，出刊了38期后，由于種種原因就停刊了。?？螅碧郊夹g(shù)研究所情報(bào)資料室于1962年主辦了內(nèi)部刊物《探工零訊》，到1965年底出刊了34期。從1966年《探工零訊》第1期開始改名為《探礦工程》，但“文革”開始了，《探礦工程》勉強(qiáng)堅(jiān)持到10月，出了9期就第二次?？?，直至1973年用《勘探技術(shù)》的刊名出版專輯，由新華書店發(fā)行。

雖然這一時(shí)期《探礦工程》斷斷續(xù)續(xù)停刊復(fù)刊，幾易主辦單位和更換刊名，但在傳播和交流新技術(shù)、新成果、新經(jīng)驗(yàn)等方面起到積極作用。

1.3.2.2 創(chuàng)建學(xué)術(shù)組織

1964年4月1日，中國(guó)地質(zhì)學(xué)會(huì)探礦工程專業(yè)委員會(huì)在北京誕生，并于4月12日在北京科學(xué)會(huì)堂宣告成立。地質(zhì)部副部長(zhǎng)何長(zhǎng)工等領(lǐng)導(dǎo)和冶金、煤炭、建工部的領(lǐng)導(dǎo)蒞臨指導(dǎo)，在京各系統(tǒng)的探礦工程界人士240余人參加了大會(huì)。會(huì)上選舉產(chǎn)生了由17位委員組成的首屆探礦工程專業(yè)委員會(huì)，主任委員為苗禾豐，副主任委員有鄭文才、楊春發(fā)、陶紹勤、劉廣志、李世忠。中國(guó)地質(zhì)學(xué)會(huì)探礦工程專業(yè)委員會(huì)是中國(guó)第一個(gè)成立的探礦工程專業(yè)委員會(huì)，是中國(guó)地質(zhì)學(xué)會(huì)最早的專業(yè)委員會(huì)之一。

1965年7月6-16日，在北京召開了第一屆全國(guó)探礦工程學(xué)術(shù)會(huì)議，369名代表出席了會(huì)議，論文315篇，出版了4冊(cè)論文集。

探礦工程專業(yè)委員會(huì)充分體現(xiàn)了跨部門、跨地區(qū)的優(yōu)勢(shì)，發(fā)揮了橋梁和紐帶作用，團(tuán)結(jié)廣大會(huì)員廣泛深入地開展學(xué)術(shù)交流活動(dòng)，對(duì)促進(jìn)探礦工程學(xué)科的進(jìn)步與發(fā)展有著重要作用。

1.3.2.3 國(guó)際科技交流與合作

20世紀(jì)50年代，在國(guó)際交往中主要是與蘇聯(lián)往來(lái)，那時(shí)探礦科技工作基本仿效蘇聯(lián)模式，起到了借鑒和促進(jìn)作用。

一方面是請(qǐng)進(jìn)來(lái)。蘇聯(lián)派地質(zhì)勘查專家組到地質(zhì)部，深入到野外隊(duì)、研究所(勘探技術(shù)研究所)、學(xué)校(北京地質(zhì)學(xué)院)等指導(dǎo)工作。有的以講課的方式傳播技術(shù)、培訓(xùn)人員；有的寫文章，以書面形式刊登在《探礦工程》雜志上，如地質(zhì)部蘇聯(lián)專家組組長(zhǎng)А.Б.戈別爾柯在《探礦工程》1959年第4期上發(fā)表了題為《提高地質(zhì)勘探工作效率的途徑》的文章，從機(jī)械巖心鉆探、山地掘進(jìn)工作、科學(xué)研究工作3個(gè)方面，全面闡述了如何正確制定地質(zhì)勘探設(shè)計(jì)以及具體實(shí)施的意見，很有實(shí)用價(jià)值[10]。蘇聯(lián)專家巴拉巴在彬縣隊(duì)召開的全國(guó)鉆探、機(jī)械會(huì)議上的發(fā)言刊登在《探礦工程》1959年第2期上[11]。在1957-1959年的《探礦工程》雜志上，有30多位蘇聯(lián)專家發(fā)表了文章，內(nèi)容涉及鉆探工程的方方面面，極其豐富適用，起到了推動(dòng)鉆探工程技術(shù)發(fā)展的作用。1956年9月，蘇聯(lián)地質(zhì)保礦部副部長(zhǎng)卡納布良采夫率團(tuán)來(lái)訪，并檢查在中國(guó)蘇聯(lián)專家的工作。1957年2月，蘇聯(lián)地質(zhì)保礦部部長(zhǎng)安特羅波夫率團(tuán)來(lái)訪，并簽訂《中華人民共和國(guó)地質(zhì)部和蘇聯(lián)地質(zhì)保礦部關(guān)于共同進(jìn)行地質(zhì)研究的議定書》。

另一方面是走出去。1953年1月，地質(zhì)部副部長(zhǎng)宋應(yīng)率代表團(tuán)赴蘇聯(lián)考察社會(huì)主義國(guó)家地質(zhì)事業(yè)管理經(jīng)驗(yàn)。1955年，地質(zhì)部副部長(zhǎng)卓雄率團(tuán)訪問(wèn)蘇聯(lián)。1958年，以任子翔為首的考察團(tuán)赴蘇聯(lián)學(xué)習(xí)考察金剛石鉆頭制造工藝。1959年，任子翔率團(tuán)出訪全蘇勘探技術(shù)研究所。

1.4 在引進(jìn)的基礎(chǔ)上研發(fā)國(guó)產(chǎn)鉆探裝備

新中國(guó)成立前沒(méi)有自己的鉆探工程裝備制造業(yè)，使用的鉆機(jī)均購(gòu)自國(guó)外，新中國(guó)成立后才從蘇聯(lián)、瑞典和匈牙利引進(jìn)一批鉆機(jī)，如蘇聯(lián)的КАМ(手把給進(jìn))、ЗИФ(液壓給進(jìn)立軸式)、УКС(鋼絲繩沖擊水井鉆機(jī))系列鉆機(jī)和瑞典的XH-60、B-3型(千米)鉆機(jī)等。[8]

鉆探設(shè)備經(jīng)歷了20世紀(jì)50年代的引進(jìn)、仿制，進(jìn)入60年代，已開始自行設(shè)計(jì)制造液壓鉆機(jī)。

1953年4月，鐵道部張家口鐵路工廠劃歸地質(zhì)部領(lǐng)導(dǎo)，改名為地質(zhì)部張家口探礦機(jī)械廠，生產(chǎn)地質(zhì)勘探用鉆機(jī)。它是地質(zhì)部門的第一個(gè)探機(jī)工廠。當(dāng)時(shí)沒(méi)有地質(zhì)專用設(shè)備的科研設(shè)計(jì)部門，技術(shù)人員又很少，不能獨(dú)立設(shè)計(jì)產(chǎn)品，只能測(cè)繪、仿制蘇聯(lián)КА-2М-300型、КАМ-500型鉆機(jī)，200/40型泥漿泵和瑞典B-3型鉆機(jī)等設(shè)備。

1956-1965年，先后在北京、上海、天津、沈陽(yáng)、衡陽(yáng)、蘭州、武漢、無(wú)錫等地建立了14個(gè)地質(zhì)機(jī)械儀器制造骨干工廠和按省(區(qū))建立了23個(gè)地質(zhì)探礦機(jī)械廠或修配廠，各地質(zhì)大隊(duì)建立了修配間，在全國(guó)范圍內(nèi)開始形成地質(zhì)專用設(shè)備的制造和維修體系。

1958年，地質(zhì)部機(jī)械司設(shè)計(jì)室自行設(shè)計(jì)了我國(guó)第一臺(tái)躍進(jìn)600型半液壓式立軸鉆機(jī)，1965年定型為XU-600型，在全國(guó)范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用，成為巖心鉆機(jī)的主力機(jī)型。

1960年，由地質(zhì)部勘探技術(shù)研究設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，北京探礦機(jī)械廠制造了XJ-100-1型(XY-1型)淺孔巖心鉆機(jī)(圖2)，1964年投產(chǎn)，在全國(guó)第一次新產(chǎn)品展覽會(huì)展出，獲國(guó)家科委一等獎(jiǎng)。這是我國(guó)自行研制成功的第一臺(tái)巖心鉆機(jī)，又是輕型鉆機(jī)應(yīng)用最廣、生命力最強(qiáng)的一種機(jī)型，在地質(zhì)勘查工作中立了大功。1965年該院與上海探礦機(jī)械廠協(xié)作研制了XU-300型鉆機(jī)。

圖2 我國(guó)自行研制成功的第一臺(tái)巖心鉆機(jī)——XJ-100-1型鉆機(jī)Fig.2 XJ-100-1 type drill-the first core drill developedsuccessfully by Chinese engineers

從50年代至60年代，巖心鉆機(jī)由手把(手輪)式過(guò)渡到液壓式，水泵由雙缸單作用過(guò)渡到雙缸雙作用，鉆塔由木質(zhì)向角鋼再向鋼管式發(fā)展。

同期還設(shè)計(jì)制造了水文水井鉆機(jī)(如1967年，SPJ-300型散裝轉(zhuǎn)盤鉆機(jī))、工程地質(zhì)鉆機(jī)(1966年，SH-30型)、砂礦鉆機(jī)(1962年，在人力班加鉆的基礎(chǔ)上研制的沖擊式黃鋪鉆；1965年，SZ-325型砂鉆)、坑道鉆機(jī)(1965年，KD-100型)、物探鉆機(jī)(1964年，WT-2型)等。這些裝備都發(fā)揮了應(yīng)有的作用，是引進(jìn)、消化、吸收、自行設(shè)計(jì)制造的豐碩成果。

這一時(shí)期，地質(zhì)鉆探設(shè)備，從無(wú)到有，從小到大，從淺到深，品種與性能日趨完備。

為了加強(qiáng)對(duì)工廠的領(lǐng)導(dǎo)和管理，1964年經(jīng)國(guó)家經(jīng)委批準(zhǔn)，成立了中國(guó)地質(zhì)機(jī)械儀器工業(yè)公司，成為全國(guó)試辦12個(gè)托拉斯之一，同時(shí)還建立了自己的科研設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)——地質(zhì)機(jī)械儀器設(shè)計(jì)院，對(duì)地質(zhì)機(jī)械儀器的科研和生產(chǎn)實(shí)行統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)、統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一管理，從而使生產(chǎn)和技術(shù)開發(fā)工作走向突飛猛進(jìn)的發(fā)展道路。在產(chǎn)品生產(chǎn)上由過(guò)去的仿制發(fā)展到自主開發(fā)、自主設(shè)計(jì)、自行制造，為地質(zhì)全行業(yè)服務(wù)。

1.5 初步建立管理體系，建章立制

為了加強(qiáng)鉆探生產(chǎn)管理，規(guī)范技術(shù)工作，提高人員素質(zhì)，建國(guó)初期陸續(xù)制訂、頒發(fā)了一些規(guī)章制度，有力地促進(jìn)了鉆探生產(chǎn)的發(fā)展和技術(shù)水平的提高。這些規(guī)章制度的建立，是實(shí)現(xiàn)科學(xué)管理的重要體現(xiàn)，管理也是生產(chǎn)力，為后續(xù)鉆探事業(yè)的發(fā)展提供了有力支撐。

1.5.1 操作規(guī)程

1953年頒發(fā)了鉆探操作規(guī)程[12]。

1955年，地質(zhì)部頒發(fā)了新中國(guó)成立后第一部《鉆探技術(shù)操作規(guī)程》，與此同步，地質(zhì)部探礦司印發(fā)了《鉆探工程手冊(cè)》，書內(nèi)列舉了蘇聯(lián)、日本、美國(guó)、瑞典四國(guó)各型鉆機(jī)及配套設(shè)備的規(guī)格、性能等技術(shù)參數(shù)，還有各種野外鉆探生產(chǎn)常用表。

1958年10月，地質(zhì)部根據(jù)“一五”期間的鉆探工程技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，制訂、頒發(fā)了第二部《鉆探操作規(guī)程》。

1961年10月，地質(zhì)部頒發(fā)了《鉆探技術(shù)操作安全規(guī)程》(試行草案)。

1963年，地質(zhì)部根據(jù)建國(guó)14年的生產(chǎn)、技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，制訂了符合國(guó)情的第三部《巖心鉆探規(guī)程》(簡(jiǎn)稱《規(guī)程》)。《規(guī)程》中明確規(guī)定：巖心鉆探是地質(zhì)勘探工作的重要方法之一，以多快好省地取得地質(zhì)成果為目的，必須按照地質(zhì)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工?！兑?guī)程》還規(guī)定了鉆探工程質(zhì)量的6項(xiàng)指標(biāo)。

為了更好地貫徹執(zhí)行《規(guī)程》，地質(zhì)部探礦司于1964年頒印了《地質(zhì)鉆探鉆頭圖譜》，列舉了34種鉆速高、壽命長(zhǎng)、回次進(jìn)尺多的鉆頭。同年，探礦司還印發(fā)了《鉆探技術(shù)手冊(cè)》第一冊(cè)，列舉了各型鉆探機(jī)械設(shè)備的性能參數(shù)，公布了17種鉆探用鉆具、工具、鉆頭、儀器的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和18種鉆探工作常用表。這2本工具書配合《規(guī)程》執(zhí)行，使鉆探工作在提高工程質(zhì)量和規(guī)范設(shè)備使用等方面起到了積極的作用。

1.5.2 管理辦法

1954-1956年，先后頒發(fā)了《關(guān)于加強(qiáng)鉆探生產(chǎn)管理和技術(shù)管理的幾項(xiàng)規(guī)定》等管理制度。

為加強(qiáng)鉆探機(jī)場(chǎng)管理，地質(zhì)部探礦司于1961年起草了《鉆探機(jī)場(chǎng)管理辦法》(初稿)，1962年調(diào)研修改，1963年正式頒發(fā)了《鉆探機(jī)場(chǎng)管理辦法》，對(duì)加強(qiáng)鉆探機(jī)場(chǎng)建設(shè)起到了重要作用。

1.5.3 定額

為適應(yīng)地質(zhì)勘探事業(yè)迅速發(fā)展的要求，1955年，以地質(zhì)部為主會(huì)同重工業(yè)部、燃料工業(yè)部組成地質(zhì)定額委員會(huì)，根據(jù)蘇聯(lián)經(jīng)驗(yàn)結(jié)合我國(guó)實(shí)際情況，制訂頒發(fā)了《地質(zhì)部地質(zhì)勘探工作暫行統(tǒng)一生產(chǎn)定額鉆探工程(機(jī)械巖心鉆探部分)定額》(簡(jiǎn)稱《暫行定額》)?！稌盒卸~》中公布了一個(gè)機(jī)械巖心鉆探巖石分級(jí)表，供各地試用。

1958年3月，根據(jù)《暫行定額》頒發(fā)3年來(lái)技術(shù)水平的提高和生產(chǎn)管理的改進(jìn)，地質(zhì)部正式頒發(fā)了《中華人民共和國(guó)地質(zhì)勘探工作統(tǒng)一生產(chǎn)定額，鉆探工程》(以下簡(jiǎn)稱《生產(chǎn)定額》)，主要為機(jī)械巖心鉆探、沖擊回轉(zhuǎn)鉆探、砂鉆的鉆進(jìn)定額和輔助工作定額等。這個(gè)《生產(chǎn)定額》中公布的巖石十二級(jí)分級(jí)表是我國(guó)第一個(gè)巖石可鉆性分級(jí)表。

1958年，地質(zhì)部還頒發(fā)了《鉆探工程物資消耗定額》，內(nèi)容包括機(jī)械巖心鉆探、沖擊回轉(zhuǎn)鉆探、砂鉆材料消耗定額以及低值、易耗品定額。

1.5.4 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

1962年，由勘探技術(shù)研究設(shè)計(jì)院起草的16項(xiàng)中華人民共和國(guó)地質(zhì)部勘探機(jī)械專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(DJ1～DJ16)，是地質(zhì)鉆探行業(yè)第一批技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

1.6 小結(jié)

建一座高樓打好基礎(chǔ)是關(guān)鍵。新中國(guó)探礦工程的創(chuàng)建起步階段就是打基礎(chǔ)階段，探礦工程隨著地質(zhì)工作的發(fā)展而壯大成長(zhǎng)。20世紀(jì)50年代以引進(jìn)技術(shù)和裝備為主，60年代逐步轉(zhuǎn)入以自力更生為主。這期間，探礦工程建立了管理體系、各項(xiàng)管理制度、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、操作規(guī)程，創(chuàng)建了不同層次的科研體系、教育體系、專業(yè)技術(shù)刊物、學(xué)術(shù)團(tuán)體，形成了裝備設(shè)計(jì)、制造和維修體系等，初步形成了探礦工程技術(shù)學(xué)科，為探礦工程后續(xù)的持續(xù)健康發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

總之，在我國(guó)探礦工程創(chuàng)建階段的10余年內(nèi)，取得最主要的進(jìn)展是建立了我國(guó)獨(dú)立的探礦工程體系，包括野外整套探礦工程施工方法和技術(shù)裝備，以及探礦工程科學(xué)研究機(jī)構(gòu)與高等專業(yè)學(xué)科等。那個(gè)時(shí)段正是西方國(guó)家孤立我國(guó)，實(shí)施“全面封鎖”的時(shí)期，我國(guó)探礦工程體系的逐步建立，為我國(guó)獨(dú)立自主，自力更生，依靠自身技術(shù)力量，開發(fā)礦業(yè)資源，提供足量物質(zhì)材料基礎(chǔ)，滿足社會(huì)主義建設(shè)急需，供給全國(guó)數(shù)億人民生活需要，以及滿足國(guó)防軍工對(duì)常規(guī)和特種材料的需求，是十分迫切、非常重要的。我國(guó)“兩彈一星”首次試驗(yàn)成功正是在這個(gè)時(shí)期內(nèi)完成的。鉆探工程作為獲取地下地質(zhì)和礦產(chǎn)實(shí)物資料唯一的勘探方法，可對(duì)礦山開采設(shè)計(jì)提供真實(shí)可靠的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，在那個(gè)我國(guó)“一窮二白”，同時(shí)外國(guó)封鎖的十分困難條件下，我國(guó)能夠逐步建立起獨(dú)立的探礦工程體系，促進(jìn)“開發(fā)礦業(yè)”，保障物資材料基本自給，是對(duì)國(guó)家做出了重要貢獻(xiàn)的。

此階段我國(guó)建立起獨(dú)立探礦工程體系是與蘇聯(lián)的全面援助分不開的。那時(shí)期蘇聯(lián)派出許多探礦工程專家，幫助和指導(dǎo)我國(guó)建立探礦工程野外生產(chǎn)體制，提供技術(shù)和裝備，培訓(xùn)人才，協(xié)助制定技術(shù)規(guī)程等；在大學(xué)協(xié)助建立探礦工程系，指導(dǎo)制定教學(xué)大綱和課程設(shè)置，培養(yǎng)師資等；協(xié)助創(chuàng)建探礦工程專業(yè)科研機(jī)構(gòu)，指導(dǎo)制定科研規(guī)劃、研究方向、科研項(xiàng)目設(shè)置，等等。時(shí)至今日，相隔60余載，當(dāng)我國(guó)地質(zhì)鉆探技術(shù)已經(jīng)達(dá)到世界先進(jìn)水平之時(shí)，我國(guó)的探礦工作者不應(yīng)忘記20世紀(jì)50年代蘇聯(lián)專家曾對(duì)我國(guó)的探礦工程事業(yè)給予過(guò)全面的、無(wú)私的、有效的幫助。

2 探礦工程技術(shù)穩(wěn)步快速發(fā)展階段(20世紀(jì)70-80年代)

20世紀(jì)60年代后期-70年代，在探礦工程專業(yè)研究機(jī)構(gòu)被迫疏散、研發(fā)工作難以正常進(jìn)行的困難條件下，探礦工程人員仍盡力爭(zhēng)取條件堅(jiān)守工作崗位，排除各種困難，做好本職工作，探礦工程取得了重要進(jìn)展和系列成果。

1978年，黨的十一屆三中全會(huì)召開、改革開放政策全面實(shí)施，我國(guó)迎來(lái)了科學(xué)的春天。探礦工程行業(yè)亦面臨重大發(fā)展契機(jī)，從單一學(xué)習(xí)蘇聯(lián)等少數(shù)國(guó)家，向全面引進(jìn)、吸收和借鑒西方發(fā)達(dá)國(guó)家鉆探技術(shù)轉(zhuǎn)變。小口徑金剛石鉆探技術(shù)從無(wú)到有、逐步成熟；繩索取心鉆進(jìn)技術(shù)快速發(fā)展和完善。高溫地?zé)徙@井與成井技術(shù)、護(hù)壁堵漏技術(shù)等取得突破?？犹郊夹g(shù)進(jìn)入了較快的發(fā)展階段[13]。

70年代后期，探礦工程研究機(jī)構(gòu)、地勘單位、高等院校聯(lián)合開展技術(shù)攻關(guān)，為80年代地質(zhì)鉆探技術(shù)的重大突破和廣泛應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。80年代，繩索取心鉆進(jìn)技術(shù)、定向鉆進(jìn)技術(shù)、多工藝空氣鉆進(jìn)技術(shù)、反循環(huán)鉆探技術(shù)、液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)技術(shù)、無(wú)巖心鉆探技術(shù)等得到推廣應(yīng)用；復(fù)雜地層鉆進(jìn)及沖洗液與護(hù)壁堵漏工藝不斷發(fā)展，新型超硬材料和地質(zhì)巖心鉆探裝備水平逐步提高；探礦工程學(xué)科已具成形，鉆探工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系初步確立；探礦工程服務(wù)領(lǐng)域不斷擴(kuò)展，鉆探臺(tái)月效率等生產(chǎn)指標(biāo)創(chuàng)歷史最好水平。至80年代后期，我國(guó)探礦工程技術(shù)發(fā)展形成了以繩索取心為主體的金剛石鉆探技術(shù)體系，以反循環(huán)為主體的多工藝空氣鉆探技術(shù)體系，以低密度為主體的護(hù)孔、堵漏、保礦技術(shù)體系以及以坑道機(jī)械化為主體的掘進(jìn)技術(shù)體系，整體技術(shù)水平基本接近國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家水平。全國(guó)開動(dòng)的地質(zhì)巖心鉆機(jī)數(shù)量和完成的鉆探工作量也達(dá)到歷史新高(見表2)。

表2 1971-1990年全國(guó)開動(dòng)的地質(zhì)巖心鉆機(jī)和完成的鉆探工作量Table 2 Geological core drilling rigs operated nationwide andthe drilling workload from 1971 to 1990

2.1 以繩索取心為主體的多工藝鉆探技術(shù)逐步完善

2.1.1 以金剛石鉆探為代表的新技術(shù)開始起步

小口徑金剛石鉆探配套技術(shù)的研究和成功應(yīng)用，使其成為我國(guó)機(jī)械巖心鉆探的主要方法，帶動(dòng)了鉆探全行業(yè)的發(fā)展，進(jìn)而達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。

1969年，冶金部和中國(guó)科學(xué)院物理所首先倡導(dǎo)并試驗(yàn)研究人造金剛石鉆進(jìn)；1970年4月，在河南舞陽(yáng)召開的金剛石鉆進(jìn)座談會(huì)上，總結(jié)了金剛石鉆進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)，會(huì)議提出了發(fā)展人造金剛石鉆頭要“立足于國(guó)內(nèi)，立足于人造”、鉆探設(shè)備要“改、造并舉，逐步更新”等方針，同時(shí)對(duì)金剛石鉆進(jìn)設(shè)備、儀器、管材、工具等的全面改革提出了具體的安排意見。1975年國(guó)家地質(zhì)總局成立了小口徑鉆探領(lǐng)導(dǎo)小組，下設(shè)的小口徑辦公室不定期發(fā)布“小口徑鉆探簡(jiǎn)報(bào)”。領(lǐng)導(dǎo)小組及時(shí)研究決定重大問(wèn)題，各部門分工負(fù)責(zé)，實(shí)行以點(diǎn)帶面、點(diǎn)面結(jié)合，科技攻關(guān)先行，抓好技術(shù)推廣、技術(shù)培訓(xùn)，推廣中實(shí)行經(jīng)費(fèi)補(bǔ)貼等措施。

這期間一批金剛石鉆探科研成果及裝備制造項(xiàng)目陸續(xù)完成，如1970年9月，根據(jù)(70)計(jì)地生字第105號(hào)文批準(zhǔn)，我國(guó)在鄭州探礦機(jī)械廠建立了金剛石鉆頭加工車間；1971年，為適應(yīng)金剛石鉆探的需要，勘探技術(shù)研究所與無(wú)錫探礦機(jī)械廠合作完成東風(fēng)-71型千米金剛石鉆機(jī)(JU-1000型高速油壓鉆機(jī))的試制。同期，勘探技術(shù)研究所與上海砂輪廠、北京鉆探工具廠合作先后研制成功了多種方法制造金剛石鉆頭，冷壓浸漬、熱壓、無(wú)壓浸漬、低溫電鍍等金剛石鉆頭制造方法先后研究成功(1974年熱壓法、1976年無(wú)壓浸漬法、1977年電鍍法先后通過(guò)技術(shù)鑒定)。

1974年，在河南省地質(zhì)局第九地質(zhì)隊(duì)(舞陽(yáng)鐵礦)第一次進(jìn)行了“小口徑金剛石鉆探配套試驗(yàn)”，包括人造金剛石孕鑲鉆頭、高速金剛石鉆機(jī)、金剛石鉆探管材、鉆孔潤(rùn)滑劑等；1974年11月，JXX-1型小口徑測(cè)斜儀通過(guò)鑒定；1975年，北京探礦機(jī)械廠、北京市地質(zhì)局101隊(duì)、勘探技術(shù)研究所為適應(yīng)小口徑高速金剛石鉆進(jìn)需要，研制成功SNB-90型(變量)泥漿泵；1976年，勘探技術(shù)研究所、北京地質(zhì)儀器廠研制的小口徑JXT-1型陀螺測(cè)斜儀通過(guò)技術(shù)鑒定；張家口探礦機(jī)械廠、勘探技術(shù)研究所試制成功了YL-89型液動(dòng)螺桿鉆；1978年，探礦工藝研究所、上海地質(zhì)儀器廠研制成功了KD-1型巖心鉆定向儀；1978年，勘探技術(shù)研究所與北京市地質(zhì)局101隊(duì)合作，完成了“特種國(guó)防工程金剛石鉆探快速取樣”項(xiàng)目(即對(duì)地下核爆炸后立即快速取樣以檢測(cè)爆炸強(qiáng)度和效果)，該項(xiàng)目獲國(guó)防科委頒發(fā)的集體三等功、地質(zhì)礦產(chǎn)部部長(zhǎng)嘉獎(jiǎng)令。

2.1.2 以繩索取心鉆進(jìn)為主的小口徑金剛石鉆進(jìn)技術(shù)成為地質(zhì)巖心鉆探主體

1974年，勘探技術(shù)研究所聯(lián)合制造企業(yè)研制成功我國(guó)第一臺(tái)小口徑金剛石巖心鉆探的?56 mm繩索取心鉆具及附屬工具；1975年，北京市地質(zhì)局101隊(duì)在密云進(jìn)行了以繩索取心為主要內(nèi)容的小口徑金剛石配套試驗(yàn)。以人造金剛石鉆頭、油壓立軸鉆機(jī)、小口徑鉆探管材、繩索取心鉆具、小口徑陀螺測(cè)斜儀等集成的小口徑金剛石鉆探配套技術(shù)研究項(xiàng)目，于1976年1月8日在北京正式鑒定，于1978年獲全國(guó)科學(xué)大會(huì)獎(jiǎng)。此后相繼研制成功了系列普通繩索取心鉆具及附屬工具，系列水平孔、仰孔用繩索取心鉆具及附屬工具，系列繩索取心沖擊回轉(zhuǎn)鉆具，系列重型繩索取心鉆具，水文水井用繩索取心鉆具。先后獲得了地礦部科技成果二等獎(jiǎng)、國(guó)家經(jīng)委技術(shù)開發(fā)獎(jiǎng)等。

地質(zhì)部門與核工業(yè)、有色、冶金等部門共同在全國(guó)積極組織金剛石鉆探配套技術(shù)的推廣應(yīng)用，顯著地推動(dòng)了我國(guó)鉆探工程的技術(shù)進(jìn)步，取得了巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。1985年，劉廣志、趙國(guó)隆等以“金剛石地質(zhì)巖心鉆探配套技術(shù)的推廣應(yīng)用”項(xiàng)目，代表地礦行業(yè)集體獲得國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。與當(dāng)時(shí)落后的鋼粒-硬質(zhì)合金混合鉆進(jìn)方法相比，金剛石鉆進(jìn)機(jī)械鉆速和臺(tái)月效率大幅提高，巖心采取質(zhì)量得到保證，同時(shí)減少了孔斜，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省了大量管材，提高了我國(guó)礦產(chǎn)勘查效果，縮短了勘探周期，節(jié)約了找礦勘探投資，發(fā)現(xiàn)了更多、更大的礦產(chǎn)地，促進(jìn)了工業(yè)的現(xiàn)代化，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，為我國(guó)至今成為世界上唯一制造業(yè)體系最完整的國(guó)家做出了重要貢獻(xiàn)，使我國(guó)探礦工程技術(shù)發(fā)生了根本性的變革，為新世紀(jì)趕超國(guó)際地質(zhì)鉆探先進(jìn)水平打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。據(jù)有關(guān)資料，1985年底全國(guó)已全面推廣以繩索取心為主體的金剛石鉆探技術(shù)。其中地質(zhì)部門開動(dòng)的金剛石鉆機(jī)622臺(tái)，已占同年固體礦產(chǎn)鉆機(jī)總數(shù)1053臺(tái)的59%。

2.1.3 液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)技術(shù)得到推廣應(yīng)用

勘探技術(shù)研究所于20世紀(jì)50年代開始液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的研究，進(jìn)入70年代，長(zhǎng)春地質(zhì)學(xué)院、河北省地礦局、云南省地礦局、四川省地礦局等，先后開始不同系列液動(dòng)沖擊器的研制。液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)技術(shù)是我國(guó)領(lǐng)先世界的先進(jìn)地質(zhì)鉆探技術(shù)之一，在20世紀(jì)80年代得到快速發(fā)展，先后研發(fā)了正作用、雙作用、復(fù)合作用、射流式、射吸式、液氣兩用式等多種結(jié)構(gòu)原理的液動(dòng)沖擊器和繩索取心液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆具，以及巖土鉆掘重型液動(dòng)沖擊器。1987年3月，地質(zhì)礦產(chǎn)部探礦工程裝備工業(yè)公司專門下達(dá)了《關(guān)于全面推廣液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆探技術(shù)的通知》，促進(jìn)了沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)技術(shù)的推廣。地質(zhì)鉆探裝備條件改善，沖洗液性能、質(zhì)量和固相控制工作強(qiáng)化，有力支撐了該技術(shù)的推廣應(yīng)用，取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，成為有中國(guó)特色的先進(jìn)鉆探技術(shù)[14]。先后獲得地礦部科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、三等獎(jiǎng)等多個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)。

2.1.4 受控定向鉆進(jìn)技術(shù)研究應(yīng)用成果斐然

受控定向鉆進(jìn)是現(xiàn)代先進(jìn)鉆探技術(shù)之一。1982年，地礦部將定向鉆探技術(shù)的研究列入“六五”重點(diǎn)技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目，由勘探技術(shù)研究所負(fù)責(zé)，無(wú)錫鉆探工具廠、安徽省地質(zhì)局337地質(zhì)隊(duì)、江西省地質(zhì)局912地質(zhì)隊(duì)參加的螺桿鉆隨鉆測(cè)量定向鉆探配套器具及施工工藝研究課題于1985年8月通過(guò)地礦部技術(shù)鑒定，成果達(dá)國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，1986年獲地礦部科技成果一等獎(jiǎng)；探礦工藝研究所承擔(dān)的定向孔連續(xù)造斜器及其配套工具與施工工藝研究課題，1985年2月通過(guò)地礦部技術(shù)鑒定，1988年獲部科技成果一等獎(jiǎng)[15-16]。

連續(xù)造斜器(主要有LZ-54、LZ-73、CK-54和CK-73等型號(hào))、螺桿馬達(dá)(主要有YL-54、YL-65、YL-85和YL-100等型號(hào))和隨鉆測(cè)斜儀器(常用儀器有BD-14、DD-1和GZ-18等)的研發(fā)成功，為當(dāng)時(shí)解決陡斜礦體勘探、易斜地層鉆進(jìn)技術(shù)難題和開展分支孔鉆進(jìn)創(chuàng)造了前提條件。受控定向鉆進(jìn)工藝在國(guó)內(nèi)近千個(gè)鉆孔中應(yīng)用，施工單底定向孔、多底定向孔、集束孔、對(duì)接孔和特殊工程孔，或糾正鉆孔彎曲、繞過(guò)事故鉆具，節(jié)省了大量鉆探進(jìn)尺和費(fèi)用。其中，螺桿鉆深孔定向鉆進(jìn)技術(shù)先后在安徽冬瓜山銅礦床、安徽李樓鏡鐵礦床、青海錫鐵山礦區(qū)、江蘇迂里銀鉛鋅礦區(qū)、安徽銅陵黃-馬金礦床以及開灤礦務(wù)局東歡坨2號(hào)井、銅陵有色冬瓜山豎井應(yīng)用，加快了勘探速度，實(shí)現(xiàn)了以往無(wú)法達(dá)到的地質(zhì)和工程施工目的，取得了顯著的地質(zhì)、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效果。如1988年7月，安徽省地質(zhì)局321地質(zhì)隊(duì)首次在國(guó)內(nèi)采用液動(dòng)螺桿鉆受控定向鉆探技術(shù)，在一個(gè)主干孔中施工了6個(gè)分布在3條相鄰的勘探線上的分支孔，最大造斜孔深622 m，鉆孔靶點(diǎn)深度>800 m，全部達(dá)到中靶精度，各孔偏離靶點(diǎn)為1.37～7.17 m。共完成工作量3063.19 m，比從地表施工節(jié)約工作量48%，節(jié)省費(fèi)用33%，節(jié)省時(shí)間43%，地質(zhì)效果十分顯著[15-16]。

2.2 以反循環(huán)為主體的多工藝空氣鉆探技術(shù)體系獲推廣應(yīng)用

多工藝空氣鉆進(jìn)是一項(xiàng)涉及面廣、技術(shù)含量較高、應(yīng)用領(lǐng)域?qū)拸V的現(xiàn)代鉆探技術(shù)。1986-1990年(“七五”計(jì)劃時(shí)期)，地礦部將多工藝空氣鉆進(jìn)技術(shù)開發(fā)研究列為科技攻關(guān)項(xiàng)目，勘探技術(shù)研究所、探礦工藝研究所、水文地質(zhì)工程地質(zhì)技術(shù)方法研究所、成都水文地質(zhì)工程地質(zhì)中心、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)、長(zhǎng)春地質(zhì)學(xué)院、成都地質(zhì)學(xué)院等多家單位在充分吸收70年代成果、引進(jìn)消化國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，共同完成了項(xiàng)目所屬的7個(gè)課題和24個(gè)專題，成果包括空氣潛孔錘鉆進(jìn)技術(shù)、空氣反循環(huán)中心取樣鉆進(jìn)技術(shù)(圖3)、氣舉反循環(huán)鉆進(jìn)技術(shù)、泡沫鉆進(jìn)和氣液混合鉆進(jìn)技術(shù)、空氣鉆進(jìn)用設(shè)備與配套器具等。該成果提高了地質(zhì)鉆探行業(yè)整體技術(shù)水平，有利于利用優(yōu)勢(shì)鉆探技術(shù)擴(kuò)大服務(wù)領(lǐng)域，經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益巨大。上述成果先后獲部一等獎(jiǎng)2項(xiàng)，省、部二等獎(jiǎng)10項(xiàng)，三、四等獎(jiǎng)8項(xiàng)，國(guó)家發(fā)明獎(jiǎng)1項(xiàng)，國(guó)家專利6項(xiàng)，國(guó)家教委科技進(jìn)步獎(jiǎng)2項(xiàng)[17]。

圖3 空氣反循環(huán)連續(xù)取樣鉆進(jìn)Fig.3 Continuous sample drilling with aerial reverse-circulation

“七五”時(shí)期，氣舉反循環(huán)連續(xù)取樣(心)水文水井鉆進(jìn)技術(shù)同時(shí)被列為地礦部重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目，主要技術(shù)成果有氣舉反循環(huán)鉆進(jìn)用雙壁鉆桿、鉆頭、鉆探設(shè)備及附屬設(shè)備、基礎(chǔ)理論和施工工藝等。采用這項(xiàng)技術(shù)達(dá)到的最大孔深1117.36 m，施工的最大孔徑3.2 m。這項(xiàng)技術(shù)鉆進(jìn)效率高、實(shí)現(xiàn)連續(xù)取心和取樣、判層及時(shí)準(zhǔn)確、成井質(zhì)量高、成本低等。1993年獲部科技成果一等獎(jiǎng)[17]。

2.3 以低密度為主體的護(hù)孔、堵漏、保礦技術(shù)體系形成

1978年，地礦部探礦司牽頭，組織上海洋涇水泥廠、同濟(jì)大學(xué)、中南礦冶學(xué)院、成都地質(zhì)學(xué)院、勘探技術(shù)研究所、上海地質(zhì)處聯(lián)合研究成功硫鋁酸鹽地質(zhì)勘探專用水泥，并在封孔、止水、處理孔內(nèi)坍塌、掉塊、涌水、漏水等不穩(wěn)定地層鉆進(jìn)中廣泛應(yīng)用。1982年獲國(guó)家發(fā)明三等獎(jiǎng)。還發(fā)展了惰性材料、堵漏丸、堵漏片、高失水堵漏劑、單向壓力暫堵劑等多種堵漏材料和方法。

1980年低固相泥漿列為地礦部十大技術(shù)之一，1983年復(fù)雜巖層護(hù)孔與堵漏技術(shù)列為地礦部重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目。80年代，探礦工程研究所等單位開發(fā)了多種優(yōu)質(zhì)沖洗液和護(hù)孔堵漏技術(shù)，形成了低固相、無(wú)固相、低密度(空氣泡沫、泡沫泥漿)等多種類型沖洗液，可適應(yīng)多種鉆進(jìn)工藝的需要；研究了保護(hù)礦層、生產(chǎn)層、礦心的特殊鉆井液，適應(yīng)各種復(fù)雜地層的需要；發(fā)展了沖洗液流變學(xué)、壓力平衡鉆進(jìn)、井眼穩(wěn)定漏失層分類等理論，促進(jìn)了探礦生產(chǎn)和新工藝的發(fā)展，基本達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

還研制了符合AIP標(biāo)準(zhǔn)的泥漿儀器、多種泥漿凈化設(shè)施及廢漿處理設(shè)備，并在全國(guó)推廣應(yīng)用。

2.4 以坑道機(jī)械化為主體的新奧法掘進(jìn)技術(shù)體系得到推廣應(yīng)用

20世紀(jì)70年代，作為探礦工程重要組成的坑探技術(shù)得到了較大的發(fā)展。首先研制出了一批小型輕便以內(nèi)燃和電為動(dòng)力的坑探設(shè)備(如鑿巖機(jī)、裝巖機(jī)、潛水泵等)，形成了淺井和短淺坑道兩條機(jī)械化作業(yè)線。其中QT-100型淺井提升機(jī)獲國(guó)家發(fā)明獎(jiǎng)。70年代末研制定型的“三車一機(jī)”，即雙臂風(fēng)動(dòng)鑿巖臺(tái)車、電動(dòng)梭式礦車、內(nèi)燃牽引機(jī)車和電動(dòng)裝巖機(jī)組成的中深坑道機(jī)械化作業(yè)線，在全國(guó)20多個(gè)省區(qū)進(jìn)行了推廣應(yīng)用。這項(xiàng)綜合配套技術(shù)裝備獲得了地礦部科技成果一等獎(jiǎng)?？觾?nèi)內(nèi)燃機(jī)尾氣凈化裝置和多種催化劑達(dá)國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平[18]。

80年代，我國(guó)先后引進(jìn)、開發(fā)和應(yīng)用了一批坑探新技術(shù)。其中，引進(jìn)先進(jìn)掘進(jìn)工藝——新奧法，使掘進(jìn)效率、工程質(zhì)量上了一個(gè)大臺(tái)階，造價(jià)下降。新奧法應(yīng)用研究及推廣項(xiàng)目先后獲地礦部科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)(1994年)和國(guó)家科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)(1995年)。另外，還研制成功了大斷面隧道掘進(jìn)全液壓雙臂鑿巖臺(tái)車，承建了大斷面巷道的施工工程[18]。

2.5 水文水井鉆探、高溫地?zé)徙@井技術(shù)體系初步形成

1977年，北京市地質(zhì)局水文隊(duì)試驗(yàn)成功液態(tài)二氧化碳(CO2)洗井，為提高水井、地?zé)峋删|(zhì)量提供了一種新方法，該技術(shù)1988年獲國(guó)家發(fā)明三等獎(jiǎng)。1986年，山東探礦機(jī)械廠研制成功LQ系列橋式濾水管，提高了成井質(zhì)量，延長(zhǎng)了水井壽命。多工藝空氣鉆進(jìn)技術(shù)、氣舉反循環(huán)鉆進(jìn)技術(shù)、空氣潛孔錘鉆進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，提高了水文水井鉆進(jìn)速度和成井質(zhì)量，解決了干旱缺水、深井、基巖、卵礫石鉆探的難題，使我國(guó)水文水井鉆探技術(shù)有了大幅度提高，接近國(guó)際水平。

1977年，勘探技術(shù)研究所(周口店試驗(yàn)站)開展了西藏羊八井高溫地?zé)徙@井與成井技術(shù)的研究與應(yīng)用，包括地層壓力和壓力梯度規(guī)律、平衡壓力鉆進(jìn)技術(shù)、高溫地?zé)崮酀{配方和工藝、水泥在高溫下強(qiáng)度蛻化和預(yù)防等，取得了10多項(xiàng)重大科研成果，成功地解決了井噴、井漏和固井、成井技術(shù)難題。于1983年通過(guò)技術(shù)鑒定，1984年獲部科技成果一等獎(jiǎng)。圖4為羊八井高溫地?zé)徙@井現(xiàn)場(chǎng)。

圖4 西藏羊八井高溫地?zé)徙@井(ZK4001井)現(xiàn)場(chǎng)Fig.4 Site of high temperature geothermal drilling (ZK4001 Well)in Yangba Well, Tibet

2.6 地質(zhì)鉆探裝備水平不斷提高

鉆進(jìn)技術(shù)工藝的發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，推動(dòng)了機(jī)械和儀器的發(fā)展，各種新型鉆探設(shè)備、工具和儀器應(yīng)運(yùn)而生。鉆探工程設(shè)備，不僅數(shù)量有了巨大的發(fā)展，而且技術(shù)更新速度也較快。

1970年，天津探礦機(jī)械廠、勘探技術(shù)研究所設(shè)計(jì)制造了爭(zhēng)光-10型取樣鉆機(jī)，之后又研制了QJD-50型、QJD-2型取樣鉆機(jī)。

勘探技術(shù)研究所和地礦部屬各探礦機(jī)械廠聯(lián)合，研制了滿足小口徑金剛石鉆探需要的鉆孔深度100～2000m XY系列金剛石高速油壓立軸式鉆機(jī),滿足多工藝方法鉆進(jìn)需要的CD-3和 FD-300型鉆機(jī)。20世紀(jì)80年代，我國(guó)僅地礦部系統(tǒng)就有各種巖心鉆機(jī)5800余臺(tái)，常用鉆機(jī)已更新了3次。我國(guó)設(shè)計(jì)制造的巖心鉆機(jī)、水文地質(zhì)水井鉆機(jī)、取樣鉆機(jī)、工程地質(zhì)鉆機(jī)、地震爆破孔鉆機(jī)、砂礦鉆機(jī)、大口徑工程施工鉆機(jī)、坑道鉆機(jī)等已形成或基本形成系列。鉆機(jī)不僅向大動(dòng)力強(qiáng)力鉆進(jìn)發(fā)展，而且趨向多類型、多規(guī)格、多樣的裝載運(yùn)輸，以及向多功能化方向發(fā)展[13]。

管型鉆塔逐步形成系列，包括直孔用和斜孔用，代替了角鋼鉆塔。泥漿泵、砂石泵、射流泵系列產(chǎn)品性能居國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。研制了高強(qiáng)度地質(zhì)管材。

80年代，全國(guó)地質(zhì)系統(tǒng)共有地質(zhì)機(jī)械儀器制造廠和修配廠50余家。從業(yè)人員超過(guò)3萬(wàn)人，其中工程技術(shù)人員2000余人。1983年地質(zhì)裝備工業(yè)總產(chǎn)值達(dá)到1.59億元，比“文革”前的1966年增長(zhǎng)94.4%[13]。

2.7 地質(zhì)勘查宏觀協(xié)調(diào)和行業(yè)管理得到加強(qiáng)

1974年5月，冶金部、一機(jī)部、燃化部和國(guó)家計(jì)委地質(zhì)局在湖南錫礦山召開了坑道用人造金剛石鉆頭、鉆機(jī)鑒定會(huì)和人造金剛石鉆進(jìn)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)議，檢閱了各系統(tǒng)人造金剛石鉆探技術(shù)取得的成績(jī)，展現(xiàn)了立足于國(guó)內(nèi)發(fā)展人造金剛石鉆探技術(shù)的強(qiáng)大生命力。同年7月，地質(zhì)部門在河南許昌召開了小口徑鉆進(jìn)工作會(huì)議，會(huì)議確定了金剛石鉆探的發(fā)展規(guī)劃，提出了“兩年打基礎(chǔ)，三年大發(fā)展，十年基本實(shí)現(xiàn)小口徑化”的目標(biāo)。

1975年3月，在河南許昌首次舉辦了鉆探新科技短訓(xùn)班，學(xué)習(xí)效果和作用突出；1977年3月，在廣西桂林召開了小口徑鉆探經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)，有7個(gè)工業(yè)地勘部門及國(guó)家地質(zhì)總局各省(市、區(qū))地質(zhì)局、工廠、院校、科研單位代表共計(jì)567人參加了會(huì)議。會(huì)議總結(jié)交流了幾年來(lái)取得的成績(jī)和經(jīng)驗(yàn)，探討了發(fā)展規(guī)劃和實(shí)施措施，有力促進(jìn)了實(shí)現(xiàn)巖心鉆探小口徑化的進(jìn)程。

20世紀(jì)70年代，國(guó)家地質(zhì)總局等主管部門組織協(xié)調(diào)全國(guó)鉆探科研、設(shè)備制造、野外勘探單位的技術(shù)人員，相繼編制、頒布了一批重要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：1977年12月19日，國(guó)家地質(zhì)總局首次頒發(fā)《金剛石巖心鉆探規(guī)程》，之后陸續(xù)于1978年9月印發(fā)了《地質(zhì)隊(duì)探礦工程管理辦法(試行)》，1978年12月印發(fā)了《地質(zhì)隊(duì)各級(jí)探礦技術(shù)人員職責(zé)權(quán)限(試行)》，1979年2月印發(fā)了《金剛石繩索取心鉆進(jìn)操作規(guī)程》、《金剛石鉆進(jìn)設(shè)備及鉆具配套表》、《地質(zhì)巖心鉆探金剛石鉆頭、擴(kuò)孔器標(biāo)準(zhǔn)》，1979年3月頒發(fā)了《小口徑鉆探管材螺紋(試行)標(biāo)準(zhǔn)》等。

1982年，地礦部頒布了《巖心鉆探規(guī)程》(非標(biāo)準(zhǔn)形式發(fā)布)，《金剛石巖心鉆探用無(wú)縫鋼管》(國(guó)家標(biāo)準(zhǔn))；1987年全國(guó)地質(zhì)礦產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)探礦工程分技委成立，組織了一批鉆探技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制訂工作，1988年頒布了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《水文水井鉆探管材系列》、《鉆探工程名詞術(shù)語(yǔ)》；90年代陸續(xù)頒布了《水文地質(zhì)鉆探規(guī)程》、《工程地質(zhì)鉆探規(guī)程》、《液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆探技術(shù)規(guī)程》、《定向鉆進(jìn)技術(shù)規(guī)范》、《金剛石巖心鉆探鉆具設(shè)備》、《金剛石繩索取心鉆探鉆具設(shè)備》、《地質(zhì)勘查坑探規(guī)程》、《鉆孔灌注樁施工規(guī)程》等。

1991年，由劉廣志院士主編的《金剛石鉆探手冊(cè)》出版。這是新中國(guó)成立以來(lái)首部全面論述金剛石鉆探科學(xué)技術(shù)的權(quán)威性科技專著。1996年榮獲國(guó)家圖書獎(jiǎng)，1997年獲地礦部科技成果一等獎(jiǎng)。

2.8 科研能力及國(guó)際交流得以加強(qiáng)

為進(jìn)一步加強(qiáng)我國(guó)探礦工程研發(fā)能力，1978年以西南地質(zhì)研究所七室(勘探工藝室)為基礎(chǔ)在成都建立了探礦工藝研究所，在河北省三河市燕郊鎮(zhèn)成立了地礦部經(jīng)濟(jì)研究中心，下設(shè)有探礦設(shè)備儀器研究室。1981年勘探技術(shù)研究所在河北廊坊新建了科研基地。1985年1月，勘探技術(shù)研究所周口店試驗(yàn)站轉(zhuǎn)成為獨(dú)立的科研實(shí)體，10月批準(zhǔn)更名為地礦部探礦工程研究所。

1985年11月5-16日，由地質(zhì)礦產(chǎn)部和亞太經(jīng)社理事會(huì)(ESCAP)共同組織，地礦部探礦工程裝備工業(yè)公司和亞太地區(qū)礦產(chǎn)資源開發(fā)中心(RMRDC)共同主辦的聯(lián)合國(guó)亞太經(jīng)社理事會(huì)鉆探、取樣、測(cè)井研討會(huì)在江蘇省無(wú)錫市湖濱飯店召開(圖5)。參加會(huì)議的亞太地區(qū)代表有來(lái)自孟加拉、斐濟(jì)、印度、印度尼西亞、馬來(lái)西亞、菲律賓、西薩摩亞、斯里蘭卡、尼泊爾、泰國(guó)、越南和韓國(guó)的代表17人；來(lái)自美國(guó)、加拿大、澳大利亞和瑞典的國(guó)際鉆探專家4人；主持會(huì)議的ESCAP和RMRDC的官員2人；國(guó)內(nèi)各行業(yè)代表119人。這是新中國(guó)成立以來(lái)首次在我國(guó)舉行的國(guó)際性鉆探學(xué)術(shù)會(huì)議，以介紹和參觀中國(guó)鉆探成就為主。會(huì)議印刷了中英文論文集，全面展示了我國(guó)鉆探技術(shù)的水平與實(shí)力，擴(kuò)大了國(guó)際影響力，為中國(guó)鉆探技術(shù)走向國(guó)際做了良好的前期鋪墊。

圖5 聯(lián)合國(guó)亞太經(jīng)社理事會(huì)鉆探、取樣、測(cè)井研討會(huì)Fig.5 UNESCAP drilling, sampling, logging workshop

2.9 小結(jié)

綜上所述，在此階段內(nèi)所建立的以小口徑金剛石鉆探為代表的技術(shù)體系，使我國(guó)地質(zhì)鉆探工程取得重大的科技進(jìn)步，是我國(guó)地質(zhì)巖心鉆探技術(shù)“質(zhì)”的飛躍。其中，小口徑金剛石鉆探配套技術(shù)體系，使我國(guó)廣泛實(shí)施的地質(zhì)巖心鉆探在鉆探效率、鉆進(jìn)質(zhì)量等方面有十分顯著的提高，并大為改善勞動(dòng)強(qiáng)度。這就進(jìn)一步地加速了我國(guó)礦產(chǎn)勘查的步伐，從而滿足改革開放后經(jīng)濟(jì)建設(shè)迅猛發(fā)展的需要。《金剛石鉆探手冊(cè)》的出版，是對(duì)我國(guó)金剛石鉆進(jìn)體系進(jìn)行的理論總結(jié)，并進(jìn)一步推動(dòng)金剛石鉆探技術(shù)廣泛應(yīng)用。由我國(guó)主辦的“聯(lián)合國(guó)亞太經(jīng)社理事會(huì)鉆探、取樣、測(cè)井研討會(huì)”則向世界展示：中國(guó)地質(zhì)鉆探技術(shù)已接近國(guó)際先進(jìn)水平。

在此階段建立的金剛石鉆探為代表的鉆探技術(shù)體系，還為我國(guó)進(jìn)入21世紀(jì)后，固體礦產(chǎn)向深部鉆探、地?zé)衢_發(fā)、油氣勘查，以及成功的實(shí)施深部科學(xué)鉆探提供了技術(shù)和人才儲(chǔ)備，打下了良好的基礎(chǔ)。

3 探礦工程擴(kuò)大服務(wù)領(lǐng)域階段(大致為20世紀(jì)最后15年)

20世紀(jì)70年代以來(lái)，國(guó)撥地勘經(jīng)費(fèi)不足與地質(zhì)勘查隊(duì)伍生產(chǎn)能力過(guò)剩的矛盾日漸突出。1979年，部分省地質(zhì)局自發(fā)地開展了擴(kuò)大服務(wù)領(lǐng)域的工作，是地質(zhì)隊(duì)伍走向社會(huì)的開始[13]。為推動(dòng)探礦工程擴(kuò)大服務(wù)領(lǐng)域工作，自1983年開始，地礦部先后多次召開會(huì)議。1985年3月，地礦部首次提出了“一業(yè)為主，多種經(jīng)營(yíng)”的方針。7月在四川峨嵋召開的探礦工程擴(kuò)大服務(wù)領(lǐng)域經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)上，總結(jié)了廣東等省地礦局取得的成績(jī)，看到了擴(kuò)大服務(wù)領(lǐng)域的大好形勢(shì)。根據(jù)這次會(huì)議的提議，1986年9月在北京召開了探礦工程工作會(huì)議，提出了“七五”探礦工程的工作方向，要認(rèn)真執(zhí)行這一年頒發(fā)的《地質(zhì)礦產(chǎn)部加強(qiáng)探礦工程工作的若干規(guī)定》，進(jìn)一步擴(kuò)大服務(wù)領(lǐng)域。

“七五”以來(lái)，探礦工程計(jì)劃內(nèi)工作量驟減，探礦工程隊(duì)伍充分發(fā)揮人才、裝備、技術(shù)、科研四大優(yōu)勢(shì)，不斷擴(kuò)大服務(wù)領(lǐng)域，努力開拓工程勘察與施工市場(chǎng)。

3.1 貫徹地礦部“一業(yè)為主，多種經(jīng)營(yíng)”的方針，取得顯著經(jīng)濟(jì)效益

自1983年開始，工程施工鉆探邊探索，邊實(shí)踐[19]。廣東地礦局針對(duì)基礎(chǔ)施工中大部分采用施工效率比較低的沖孔樁的情況，率先將鉆探工藝用于施工鉆孔樁，提高了施工效率，并發(fā)明了軌道式多功能基礎(chǔ)鉆井平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了鉆孔、下籠、混凝土灌注一條龍作業(yè)[20]。1985年收入突破了2000萬(wàn)元，在全國(guó)帶了個(gè)好頭。浙江地礦局創(chuàng)造性地改造小型鉆探船，山東、江蘇等省地礦局研制小型鉆探平臺(tái)，解決河流及近海水域的鉆探施工問(wèn)題。

1984年，江西省地礦局派人到廣州學(xué)習(xí)調(diào)研鉆孔灌注樁施工技術(shù)，并開始研究、開發(fā)、推廣泵吸反循環(huán)技術(shù)。1985年成立江西省地質(zhì)工程總公司，從最初的幾十名職工在幾年時(shí)間內(nèi)達(dá)到了3200余人，21個(gè)工程處(公司)，遍及全國(guó)17個(gè)省市。1985-1997年間完成產(chǎn)值12.2億元[21]。

1985年成立的武漢地質(zhì)勘察基礎(chǔ)工程總公司，在全國(guó)建立了10個(gè)分公司，施工范圍輻射全國(guó)各地。于1995年開始在武漢進(jìn)行鉆孔灌注樁后壓漿技術(shù)的研究和試驗(yàn)，并在全國(guó)推廣應(yīng)用。

1986年頒發(fā)的《地質(zhì)礦產(chǎn)部加強(qiáng)探礦工程工作的若干規(guī)定》在各個(gè)省局逐步得到落實(shí)，對(duì)探礦工程計(jì)劃外的市場(chǎng)工程進(jìn)行了有效管理。為適應(yīng)工程勘察施工業(yè)務(wù)蓬勃發(fā)展的管理需要，與建設(shè)部對(duì)口聯(lián)系，地礦部于1994年成立了工程勘察施工管理辦公室，加強(qiáng)對(duì)地礦部三大支柱產(chǎn)業(yè)之一的工程勘察施工業(yè)(即原探礦工程行業(yè))的管理和服務(wù)，取得了斐然的成績(jī)，為地礦經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出了積極的貢獻(xiàn)[22-23]。工程勘察施工管理辦公室和勘探技術(shù)研究所主辦了《工程勘察與施工信息》內(nèi)部發(fā)行刊物，及時(shí)報(bào)道了國(guó)家、部委的有關(guān)工程勘察、工程施工等方面的法規(guī)、新技術(shù)、新方法、新設(shè)備、新經(jīng)驗(yàn)等。至1997年底，地礦部有工程勘察單位256個(gè)，施工企業(yè)289個(gè)(其中一級(jí)總承包1個(gè)，二級(jí)總承包19個(gè)，地基與基礎(chǔ)施工249個(gè))，從業(yè)人員超過(guò)8萬(wàn)人。成立了中地工程集團(tuán)，20多個(gè)省局組建了集團(tuán)公司或總承包公司。

與此同時(shí)，中地公司及多個(gè)省局總公司不失時(shí)機(jī)地開辟國(guó)外市場(chǎng)，先后進(jìn)入非洲、西亞、東南亞、南美洲等幾十個(gè)國(guó)家的工程市場(chǎng)，以施工水井為主，同時(shí)涉及農(nóng)田整治、市政工程、水利工程等多個(gè)領(lǐng)域，此外還帶動(dòng)了技術(shù)服務(wù)和對(duì)外經(jīng)貿(mào)的發(fā)展。

探礦工程(或稱工程勘察施工，或稱巖土鉆掘工程)服務(wù)領(lǐng)域廣泛，主要包括工程勘察、鉆孔灌注樁(墻)基礎(chǔ)、基坑支護(hù)、地基加固、地質(zhì)災(zāi)害治理、環(huán)境治理、非開挖管線鋪設(shè)、水文水井、隧道與爆破，等等(如表3所示)[8]。

綜觀整個(gè)過(guò)程，地礦部的工程勘察施工業(yè)在拓寬服務(wù)領(lǐng)域、開拓地質(zhì)市場(chǎng)中，經(jīng)歷了起步創(chuàng)業(yè)階段(1979-1984年)，發(fā)展壯大階段(1985-1992年)，蓬勃發(fā)展階段(1993-1997年)，如圖6、圖7所示(注：圖中1981-1994年市場(chǎng)收入為整個(gè)地質(zhì)市場(chǎng)收入，其中工程勘察與施工業(yè)占90%左右[23]；1995-1997年市場(chǎng)收入為工程勘察與施工業(yè)的收入)。在1984年之前的起步創(chuàng)業(yè)階段，工程勘察施工業(yè)每年的市場(chǎng)收入僅有幾千萬(wàn)元，占地礦部貨幣工作總量的5%以下，與預(yù)算內(nèi)探礦工程工作量相比數(shù)量也不大。自1985年起進(jìn)入發(fā)展壯大階段，市場(chǎng)收入猛增到2億元以上，占地礦部貨幣工作量的10%以上，到了1987年市場(chǎng)收入與預(yù)算內(nèi)貨幣工作量基本持平，并持續(xù)穩(wěn)步增長(zhǎng)。1993年后，進(jìn)入蓬勃發(fā)展階段，市場(chǎng)收入迅速增長(zhǎng)至30多億元，占整個(gè)地礦部貨幣工作量的30%以上，并保持持續(xù)增長(zhǎng)勢(shì)頭，而計(jì)劃內(nèi)探礦工程貨幣工作量持續(xù)下滑。到1997年，市場(chǎng)收入超過(guò)了46億元。1998年地質(zhì)礦產(chǎn)部撤銷，成立國(guó)土資源部，各地的地勘隊(duì)伍相繼屬地化管理。

表3 工程勘察施工業(yè)服務(wù)領(lǐng)域Table 3 Service field of engineering investigation and construction

圖6地礦部探礦工程市場(chǎng)收入與預(yù)算內(nèi)貨幣工作量對(duì)比
Fig.6Comparison of the market revenue and the budgetary monetary workload of exploration engineeringin the Ministry of Geology and Minerals

圖7 探礦工程市場(chǎng)收入與預(yù)算內(nèi)貨幣工作量在地礦部貨幣工作量中所占比例Fig.7 The proportion of market revenue and budgetary monetary workload in the Ministry of Geology and Minerals

3.2 工程勘察鉆探發(fā)揮不可或缺的作用

工程勘察鉆探投資少，經(jīng)濟(jì)效益高，在開拓地質(zhì)市場(chǎng)的初期，大量的施工隊(duì)伍進(jìn)入到工程勘察領(lǐng)域。據(jù)1997年的統(tǒng)計(jì)，地礦部系統(tǒng)擁有工程勘察單位250多個(gè)，其中甲級(jí)資質(zhì)的40多個(gè)。施工范圍遍布城市建筑、交通、橋梁、水電等領(lǐng)域。僅這一年就完成產(chǎn)值9.2億元，雖然與基礎(chǔ)工程施工相比產(chǎn)值不大，但因其投資少、經(jīng)濟(jì)效益高、市場(chǎng)工作量大，在地勘單位拓寬服務(wù)領(lǐng)域中發(fā)揮了重要的作用。

大量的施工隊(duì)伍在工程勘察施工中缺乏合適的鉆探設(shè)備和取樣工具[24]。為此，無(wú)錫探礦機(jī)械廠與勘探技術(shù)研究所從20世紀(jì)80年代初開始研制工程勘察鉆機(jī)，相繼研制成功了G1、G2、G3等G系列工程鉆機(jī)，進(jìn)入90年代，北京探礦機(jī)械廠、重慶探礦機(jī)械廠、長(zhǎng)沙探礦機(jī)械廠等很多廠家又相繼研制成功了多個(gè)系列的工程勘察鉆機(jī)。

3.3 工程施工鉆探技術(shù)與設(shè)備快速發(fā)展

3.3.1 鉆孔灌注樁施工技術(shù)

在工程勘察施工業(yè)中，鉆孔灌注樁施工的工程量和市場(chǎng)收入占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。從事地質(zhì)鉆探的隊(duì)伍，要想在鉆孔灌注樁市場(chǎng)中立足，必須有過(guò)硬的技術(shù)與裝備。在這一時(shí)期施工中不斷研究創(chuàng)新，取得了一系列技術(shù)成果。

泵吸反循環(huán)鉆孔灌注樁施工技術(shù)能提高排渣能力和鉆效。江西地礦局從1984年開始研究、開發(fā)、推廣該技術(shù)，用于在軟土、砂土、軟基巖、硬巖地層鉆進(jìn)，解決了松散層、卵礫石、漂礫、孤石、巖溶地層的鉆進(jìn)難題，提高了鉆速和成孔質(zhì)量。先后施工了大量國(guó)家及省市重點(diǎn)工程。施工最大樁徑2.5 m。獲得了地礦部科技成果二等獎(jiǎng)。隨后在全國(guó)推廣應(yīng)用，應(yīng)用的鉆孔深度越來(lái)越深，1997年在武漢白沙洲大橋孔深首次突破百米，達(dá)到102 m[25]；2003年，在溫州世貿(mào)中心大廈工程中，鉆孔深度達(dá)到了120 m[26]。

采用樁底后壓漿技術(shù)提高樁基承載力，在20世紀(jì)80年代就有應(yīng)用，90年代很多地區(qū)進(jìn)行了試驗(yàn)。武漢地質(zhì)勘察基礎(chǔ)工程總公司1995年開始在武漢地區(qū)進(jìn)行鉆孔灌注樁后壓漿技術(shù)的研究和試驗(yàn)，用于持力層為卵石層或中粗砂層等滲透性較強(qiáng)的地層，并在應(yīng)用中不斷改進(jìn)和完善施工工藝，幾年間在十幾個(gè)項(xiàng)目中應(yīng)用，單樁承載力提高50%以上，榮獲湖北省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。1998年將此項(xiàng)技術(shù)引入上海，在外灘試驗(yàn)中樁基承載力提高85%左右[27]，之后在上海得到了廣泛應(yīng)用。江西、寧夏、安徽、浙江等全國(guó)大部分地區(qū)的施工單位也都相繼在很多地區(qū)推廣應(yīng)用，并對(duì)后壓漿技術(shù)的機(jī)理、設(shè)計(jì)、工藝參數(shù)控制等進(jìn)行了試驗(yàn)研究。

為了解決大直徑鉆孔灌注樁的嵌巖施工難題，1993年開始，勘探技術(shù)研究所、探礦工程研究所等單位以石油鉆井用的牙輪鉆頭作為切削單元，研發(fā)了大直徑組合式牙輪鉆頭，廣泛應(yīng)用于各種軟硬基巖、砂卵石等地層，最大鉆頭直徑達(dá)到了2.8 m。在微-強(qiáng)風(fēng)化花崗巖中鉆進(jìn)效率達(dá)0.1～1.0 m/h。至1997年的幾年間，僅勘探技術(shù)研究所就生產(chǎn)銷售2000余只，累計(jì)鉆進(jìn)基巖幾十萬(wàn)米[28]，2002年獲得國(guó)土資源部科學(xué)技術(shù)二等獎(jiǎng)?？碧郊夹g(shù)研究所還于1991年研制成功了經(jīng)濟(jì)型滾刀鉆頭，在微-強(qiáng)風(fēng)化花崗巖中鉆效達(dá)0.1～0.4 m/h。之后又相繼研發(fā)了鑲齒滾刀及滾刀鉆頭，有效彌補(bǔ)了組合牙輪鉆頭硬巖鉆進(jìn)壽命短、效率低的缺陷。

地礦部系統(tǒng)各探礦機(jī)械廠從20世紀(jì)80年代初開始研制開發(fā)樁基施工鉆機(jī)，進(jìn)入90年代后，隨著大量地勘隊(duì)伍進(jìn)入樁基施工市場(chǎng)，也加大了鉆機(jī)的研發(fā)規(guī)模和速度，研發(fā)出了多種結(jié)構(gòu)型式的系列大直徑樁孔鉆機(jī)[21]。GPS系列轉(zhuǎn)盤式工程鉆機(jī)，可正、反循環(huán)鉆進(jìn)，施工孔徑0.5～3.0 m，最大孔深可達(dá)100 m， 1985年上海探礦機(jī)械廠、勘探技術(shù)研究所、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)聯(lián)合研制的GPS-15型是國(guó)內(nèi)樁基施工中使用最多的一種鉆機(jī)。1986年勘探技術(shù)研究所和張家口探礦機(jī)械廠聯(lián)合研制的GJD-1500型工程鉆機(jī)，是國(guó)內(nèi)第一臺(tái)機(jī)械動(dòng)力頭式工程鉆機(jī)，具有回轉(zhuǎn)、沖擊、回轉(zhuǎn)沖擊功能，能進(jìn)行正、反循環(huán)鉆進(jìn)，鉆進(jìn)深度80 m，最大孔徑2.0 m，1992年獲得地礦部科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。西北探礦機(jī)械廠生產(chǎn)的GQ系列短門架導(dǎo)向液壓給進(jìn)機(jī)械動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)式多功能輕型工程施工鉆機(jī)，最大特點(diǎn)是與XY-4型巖心鉆機(jī)通用化程度高。中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)和張家口探礦機(jī)械廠共同研制的GCF-1500型、山東探礦機(jī)械廠研制的CJF-20型等沖擊反循環(huán)工程鉆機(jī)，可提高卵礫石、硬巖的鉆進(jìn)效率，后逐漸形成系列產(chǎn)品。1990年勘探技術(shù)研究所開發(fā)的XP-500型轉(zhuǎn)盤，可將立軸式巖心鉆機(jī)改型為工程施工鉆機(jī)，解決地質(zhì)隊(duì)伍缺少資金購(gòu)置樁基施工專用設(shè)備又有大量閑置巖心鉆機(jī)的現(xiàn)狀，之后又改進(jìn)成LZ-500型轉(zhuǎn)盤。

20世紀(jì)80年代開始，國(guó)外樁基施工中已廣泛應(yīng)用無(wú)循環(huán)旋挖鉆進(jìn)工藝。該工法可以減少環(huán)境污染，提高施工效率，是發(fā)展的趨勢(shì)。1984年天津探礦機(jī)械廠首次從國(guó)外引進(jìn)旋挖鉆機(jī)并進(jìn)行消化吸收，1996、1998年黃海機(jī)械廠(原西北探礦機(jī)械廠)、上海金泰公司(原上海探礦機(jī)械廠)先后開始與國(guó)外廠商合資生產(chǎn)，并分別于2002、2005年開始自行生產(chǎn)旋挖鉆機(jī)[29]?？碧郊夹g(shù)研究所、探礦工程研究所等單位于1998年開始進(jìn)行與旋挖鉆機(jī)配套的施工工藝及器具的研究，研發(fā)的旋挖鉆頭、鉆斗、筒鉆等系列產(chǎn)品，與國(guó)內(nèi)外絕大多數(shù)型號(hào)的旋挖鉆機(jī)配套使用，并制定了一套科學(xué)的旋挖鉆進(jìn)工藝，在青藏鐵路、國(guó)家體育場(chǎng)、國(guó)家大劇院、京津城際鐵路、京滬高速鐵路等國(guó)家重點(diǎn)工程中發(fā)揮了重大作用，尤其是解決了青藏鐵路多年凍土層的施工難題(圖8)。2005年獲得了國(guó)土資源部科技成果二等獎(jiǎng)。

圖8 青藏鐵路施工現(xiàn)場(chǎng)Fig.8 Qinghai-Tibet railway construction site

除了常規(guī)的灌注樁施工技術(shù)及機(jī)具外，在提高鉆進(jìn)效率、保證成孔質(zhì)量、異型樁施工等方面，也取得了一系列的成果。長(zhǎng)春科技大學(xué)、上海探礦機(jī)械廠、勘探技術(shù)研究所等單位研制了大直徑潛孔錘，比牙輪鉆頭鉆進(jìn)效率提高10倍；探礦工藝研究所研發(fā)的潛孔錘跟管鉆進(jìn)技術(shù)，在卵石層鉆進(jìn)比常規(guī)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)提高鉆效5～20倍；勘探技術(shù)研究所、探礦工程研究所研制了多種類型的擴(kuò)底鉆頭，施工的擴(kuò)底樁可大幅度提高樁端承載力，節(jié)約工程造價(jià)；黑龍江省樁基礎(chǔ)公司試驗(yàn)成功的鉆孔壓漿成樁法，最高可提高樁側(cè)和樁端阻力系數(shù)2.4倍；湖南省地質(zhì)建筑基礎(chǔ)工程公司研究完成的鉆埋預(yù)應(yīng)力空心樁施工技術(shù)，施工了直徑4.4 m、深47.5 m的超大直徑樁，使樁基質(zhì)量在地面得以控制[30]?？碧郊夹g(shù)研究所、廣東省地質(zhì)建設(shè)工程集團(tuán)、山東省探礦機(jī)械廠等單位聯(lián)合研發(fā)的全套管施工設(shè)備及工藝，既可以獨(dú)立完成全套管護(hù)壁成孔施工，同時(shí)又是城市拔樁施工的首選設(shè)備，還可與旋挖鉆機(jī)配套使用。

3.3.2 基坑支護(hù)與地基處理設(shè)備

為了滿足基坑支護(hù)以及邊坡錨固中錨桿(索)施工的需求，勘探技術(shù)研究所、長(zhǎng)春科技大學(xué)、無(wú)錫探礦機(jī)械廠、重慶探礦機(jī)械廠、西安探礦機(jī)械廠、山東探礦機(jī)械廠、無(wú)錫市雙帆鉆鑿設(shè)備有限公司等單位研制了大量的錨桿鉆機(jī)，包括MGJ-30、MD-50、GZ-150、QDG-1、QDG-2-1型等，獲得了地礦部科技成果二、三等獎(jiǎng)等多個(gè)科技獎(jiǎng)項(xiàng)。廣泛應(yīng)用于邊坡災(zāi)害治理，深基坑及地下工程支擋，以及路基、壩基加固等領(lǐng)域。

高壓噴射注漿和深層噴射攪拌是應(yīng)用較多的兩種軟弱地基加固技術(shù)，地礦部從20世紀(jì)80年代開始設(shè)備器具的研發(fā)和推廣應(yīng)用。1988年上海探礦機(jī)械廠研制了GPP-5型深層粉體噴射攪拌鉆機(jī)；1993北京探礦機(jī)械廠研制了GD-2型旋噴注漿鉆機(jī)；1995-1999年勘探技術(shù)研究所、西安探礦機(jī)械廠、衡陽(yáng)探礦機(jī)械廠等研制了系列高壓噴射注漿泵及高壓噴射注漿鉆具。上述產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于建筑物軟弱地基加固補(bǔ)強(qiáng)、舊建筑物不均勻沉降糾斜、地下構(gòu)筑物工程防滲帷幕等領(lǐng)域。

3.3.3 非開挖管線鋪設(shè)技術(shù)與設(shè)備

1993年，勘探技術(shù)研究所率先研究導(dǎo)向鉆進(jìn)非開挖施工工藝，用小型水井鉆機(jī)進(jìn)行工藝試驗(yàn)，1994年在河北省廊坊市利用改造的鉆機(jī)，完成一個(gè)直徑108～219 mm的燃?xì)夤芫€的鋪設(shè)工程，開創(chuàng)了利用國(guó)產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行城市非開挖管線鋪設(shè)的先河[31]。中國(guó)地質(zhì)礦產(chǎn)報(bào)、科技日?qǐng)?bào)、廊坊日?qǐng)?bào)、廊坊電視臺(tái)等媒體爭(zhēng)相報(bào)道，認(rèn)為該項(xiàng)技術(shù)將使我國(guó)的馬路“拉鏈”一去不復(fù)返。隨后于1995年研制出國(guó)內(nèi)第一臺(tái)導(dǎo)向鉆進(jìn)非開挖鋪管鉆機(jī)——GBS-10型鉆機(jī)(圖9)，最大回拉力100 kN；在研制導(dǎo)向鋪管鉆機(jī)的同時(shí)，還研制了氣動(dòng)夯管錘。非開挖鋪管設(shè)備廣泛應(yīng)用于全國(guó)各地的管線鋪設(shè)，中央電視臺(tái)也對(duì)此技術(shù)進(jìn)行了報(bào)道。導(dǎo)向鉆進(jìn)非開挖鋪管技術(shù)1994-1998年期間獲得地礦部科技成果二等獎(jiǎng)等多個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)，1996年被列入國(guó)家科委“九五”科技成果重點(diǎn)推廣計(jì)劃。

河北省地勘局于1994年研制成功了GT-1型非開挖導(dǎo)向孔探測(cè)儀，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，與勘探技術(shù)研究所研究的導(dǎo)向鉆進(jìn)非開挖鋪管技術(shù)配套應(yīng)用。該儀器獲得了地礦部科技成果二等獎(jiǎng)。

圖9 GBS-10型非開挖鋪管鉆機(jī)Fig.9 GBS-10 trenchless pipeline installation rig

自1994年國(guó)內(nèi)首條城市非開挖管線鋪設(shè)完成之后，導(dǎo)向鉆進(jìn)非開挖鋪管技術(shù)迅速推廣。1998年成立了中國(guó)非開挖技術(shù)協(xié)會(huì)。到2000年，全國(guó)從事非開挖設(shè)備研制與生產(chǎn)的單位達(dá)到20余家，從事非開挖鋪管施工的單位約40家，擁有鋪管鉆機(jī)100臺(tái)左右[32]。之后逐步形成了勘探技術(shù)研究所的GBS系列、深圳鉆通工程機(jī)械有限公司的ZT系列、北京土行孫非開挖技術(shù)有限公司的DDW系列等多個(gè)系列產(chǎn)品，最大回拉力從幾十千牛到幾千千牛。先后完成了北京首都機(jī)場(chǎng)信號(hào)電纜穿越飛機(jī)跑道、廣州電力電纜穿越鐵路、長(zhǎng)春熱力管道穿越公路、天津穿越海河等工程。

非開挖管線鋪設(shè)技術(shù)的研究成功，為地勘行業(yè)擴(kuò)大服務(wù)領(lǐng)域提供了一個(gè)新的方向，形成了一門新的產(chǎn)業(yè)。是由明挖轉(zhuǎn)為暗挖的管線施工技術(shù)的一次革命。

3.3.4 其他特殊工程

繼“七五”期間地礦部將多工藝空氣鉆進(jìn)技術(shù)開發(fā)研究列為科技攻關(guān)項(xiàng)目后，進(jìn)入90年代，在地礦部門以及國(guó)家科委的重視與支持下，多工藝空氣鉆進(jìn)技術(shù)繼續(xù)加大推廣應(yīng)用力度，不但大幅度提高了水文水井鉆進(jìn)速度和成井質(zhì)量，給施工企業(yè)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)在全國(guó)各地的干旱缺水地區(qū)打成了許多豐產(chǎn)水井，解決了當(dāng)?shù)孛癖姷挠盟畣?wèn)題，具有顯著的社會(huì)效益[33]。

1997年初，長(zhǎng)春科技大學(xué)完成了“引松入長(zhǎng)”爆破孔施工。克服了低溫嚴(yán)寒、地層復(fù)雜等難題，完成了1000余個(gè)水下爆破孔的施工，使得隨后進(jìn)行的國(guó)內(nèi)規(guī)模最大的松花江水下大爆破成功完成，在社會(huì)上引起了強(qiáng)烈的反響，人民日?qǐng)?bào)、吉林日?qǐng)?bào)、吉林電視臺(tái)、長(zhǎng)春電視臺(tái)均作了報(bào)道。

上海市自1966年開始采用小口徑鉆探技術(shù)施工地面沉降監(jiān)測(cè)標(biāo)(基巖標(biāo)和分層標(biāo))，為了增加標(biāo)桿的穩(wěn)定性，施工口徑不斷增大，90年代施工的一個(gè)大口徑基巖標(biāo)(?219 mm保護(hù)管，管外灌注?1000 mm混凝土)，已可作為上海市區(qū)水準(zhǔn)測(cè)量的基準(zhǔn)點(diǎn)[34]。

3.4 在地質(zhì)災(zāi)害防治工程中初顯神威

20世紀(jì)90年代，具有影響力的地質(zhì)災(zāi)害防治工程當(dāng)屬長(zhǎng)江三峽鏈子崖危巖體錨固治理工程。1992年，國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)了鏈子崖防治工程可行性研究報(bào)告，并批示由地礦部負(fù)責(zé)組織實(shí)施。1995年，治理工程正式開工，危巖體體積為26.5萬(wàn)m3，地勢(shì)陡峻，江面到頂高差120 m。1997年治理工程結(jié)束。

其中“五萬(wàn)方”危巖體的治理是工程的重點(diǎn)，由探礦工藝研究所和四川909勘察施工公司承擔(dān)。采用碗扣式腳手架解決絕壁(平均傾角85°)施工問(wèn)題，并創(chuàng)造了碗扣式排架在重載下的搭設(shè)高度和提升能力的最高紀(jì)錄；采用氣動(dòng)潛孔錘沖擊鉆進(jìn)工藝、扶正器和滿眼鉆具防止鉆孔傾斜和順利穿過(guò)大縫、鉆孔電視和孔內(nèi)聲波測(cè)試判定裂縫位置和形態(tài)、破碎帶以速凝水泥砂漿固結(jié)為主等措施，完成了危巖體1000、2000、3000 kN級(jí)預(yù)應(yīng)力錨索183根，保證了三峽航道的安全通行[21]。

此外，四川省地礦局開展了大量的地質(zhì)災(zāi)害勘察和整治技術(shù)研究工作，形成了四川地區(qū)滑坡、泥石流、崩塌災(zāi)害的一套整治技術(shù)，包括：以變形體系論點(diǎn)指導(dǎo)滑坡治理工程設(shè)計(jì)與施工；采用鉆孔注漿技術(shù)治理滑坡、泥石流；抗滑樁治理滑坡技術(shù)；柔性排水溝構(gòu)筑技術(shù)；錨固治理危巖、邊坡崩塌災(zāi)害技術(shù)；控制爆破危巖處理技術(shù)等。

3.5 坑探工程技術(shù)進(jìn)步，服務(wù)領(lǐng)域拓寬

繼1985年浙江省地礦局施工了西湖引水隧洞工程之后，1991年，遼寧、河北、湖南等省地礦局的地質(zhì)隊(duì)與勘探技術(shù)研究所、探礦工程研究所、探礦工藝研究所聯(lián)合，完成了“引青濟(jì)秦”隧洞工程的施工[35]。克服了工期緊、規(guī)模大、地質(zhì)條件差等難題，采用特淺埋洞挖技術(shù)、錨噴(網(wǎng))成巷技術(shù)、大塌方處理技術(shù)、復(fù)雜地層掘進(jìn)技術(shù)等，按期完成6.666 km隧洞的施工任務(wù)，確保了秦皇島市的城市供水。獲得了地礦部科技成果二等獎(jiǎng)。

1993年，遼寧地礦井巷建筑工程公司施工了北京鐵路樞紐改造工程之一——鷹山隧道工程。該隧道地處鷹山森林公園內(nèi)，全長(zhǎng)221.5 m，最大開挖寬度19.82 m，最大開挖高度13.25 m，最大開挖斷面223.47 m2，是當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)最大的三線電氣化鐵路隧道[36]。該隧道屬于特淺埋隧道，施工中攻克了特大斷面隧道開挖技術(shù)、進(jìn)洞技術(shù)、襯砌拱架、簡(jiǎn)易模噴技術(shù)、量測(cè)技術(shù)等難關(guān)。保證了鷹山森林公園近千種植物免遭破壞，保持了生態(tài)環(huán)境。

1990-1997年，勘探技術(shù)研究所先后與相關(guān)廠家聯(lián)合，研制成功了HBT系列混凝土泵，用于小斷面地質(zhì)勘探坑道襯砌、大斷面公路鐵路隧道襯砌、鉆孔灌注樁、工業(yè)與民用建筑等混凝土輸送。

1992-1997年，探礦工藝研究所先后研制了QS-1、KS-1型收斂計(jì)，KJ-1型多點(diǎn)位移計(jì)，DMY-1型激光斷面測(cè)量?jī)x等4種儀器，推廣應(yīng)用于大量的隧道工程中，對(duì)圍巖應(yīng)力、應(yīng)變和變形進(jìn)行及時(shí)準(zhǔn)確量測(cè)，解決隧道施工中經(jīng)常發(fā)生冒頂、片幫等圍巖失穩(wěn)事故以及大斷面隧道施工中的超欠挖現(xiàn)象。

中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)根據(jù)力學(xué)、爆破理論和地質(zhì)理論，研究完成巖體主結(jié)構(gòu)面控制爆破技術(shù)：設(shè)計(jì)二組共軛型主結(jié)構(gòu)面，確定拋擲方向，使破碎塊度均勻，降低炸藥消耗，提高延米爆破量。屬國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，居國(guó)際領(lǐng)先水平。

3.6 對(duì)接井施工技術(shù)解決鹽巖采礦技術(shù)難題

勘探技術(shù)研究所在已有的螺桿鉆受控定向鉆進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，1991年開始進(jìn)行采鹵對(duì)接井技術(shù)的研究，采用螺桿鉆受控定向鉆進(jìn)技術(shù)和水平井鉆井技術(shù)，使地面相距數(shù)百米的兩井在地下數(shù)百米甚至上千米的目的層處對(duì)接，從而實(shí)現(xiàn)連通水溶對(duì)流采鹵。首先在湖南湘衡鹽礦試驗(yàn)成功我國(guó)第一對(duì)采鹵對(duì)接井，兩井直接對(duì)接點(diǎn)在607和597 m處，對(duì)接點(diǎn)坐標(biāo)值的誤差為：X=0.09 m，Y=0.40 m，Z=0.18 m。1991-1993年期間共施工了3對(duì)對(duì)接井。中央人民廣播電臺(tái)、中央電視臺(tái)、人民日?qǐng)?bào)(海外版)等20余家媒體對(duì)這一技術(shù)進(jìn)行了報(bào)道[37]。這一技術(shù)的研究，為野外地質(zhì)隊(duì)開辟了一個(gè)經(jīng)濟(jì)效益好的新市場(chǎng)。之后又將這一技術(shù)應(yīng)用于可溶性較小的天然堿礦的開采中。

該技術(shù)攻克了我國(guó)探礦工程界和巖鹽采礦系統(tǒng)多年來(lái)亟待解決的一個(gè)技術(shù)難題，是一項(xiàng)重大科技成果，技術(shù)處于國(guó)際領(lǐng)先水平。1995年獲得地礦部科技成果一等獎(jiǎng)，1996年列為地礦部“九五”重點(diǎn)推廣項(xiàng)目。之后在全國(guó)大量推廣應(yīng)用，并于2003年進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng),創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

3.7 建筑裝修薄壁工程鉆技術(shù)

用于建筑裝修的薄壁工程鉆技術(shù)，可解決人敲錘鑿和電錘打孔的塵土飛場(chǎng)、噪聲擾民、破壞墻體的弊端。探礦工程研究所自20世紀(jì)80年代初開始了金剛石薄壁工程鉆機(jī)和鉆頭的研制，取得了多項(xiàng)專利，1987年獲得地礦部科技成果一等獎(jiǎng)。金剛石薄壁工程鉆頭形成了直徑10～200 mm的系列產(chǎn)品。

薄壁鉆在裝修工程中的應(yīng)用具有廣泛的社會(huì)影響，在全國(guó)得以大量推廣應(yīng)用，全國(guó)大部分金剛石地質(zhì)鉆頭的研究、生產(chǎn)單位也都相繼研發(fā)、生產(chǎn)金剛石薄壁工程鉆頭。

在金剛石薄壁鉆技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的既有混凝土鉆切技術(shù)，包括金剛石薄壁鉆、金剛石圓盤鋸、金剛石繩鋸等施工方法。該技術(shù)2015年用于北京三元橋改造工程中對(duì)舊橋面的切割，為43 h就在大城市重要交通節(jié)點(diǎn)上一次性完成大型橋梁的整體置換架設(shè)發(fā)揮了重要作用。

3.8 地質(zhì)鉆探技術(shù)穩(wěn)中求進(jìn)

“八五”至“九五”期間(1991-2000年)，探礦工程隊(duì)伍大部分從事地質(zhì)市場(chǎng)工作，地質(zhì)鉆探工程量比較少，但鉆探工程技術(shù)仍然平穩(wěn)發(fā)展，不斷進(jìn)步。

福建省地礦局完成了紫金山多金屬礦鉆探技術(shù)研究；黑龍江省地礦局等單位完成了多寶山-銅山陡斜礦體定向鉆進(jìn)工藝研究；探礦工程研究所研制成功廣譜護(hù)壁劑及低軟化點(diǎn)瀝青防塌劑、全自動(dòng)泥漿流變儀及Fann 50C HTHP流變儀監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；探礦工藝研究所研發(fā)成功并批量生產(chǎn)頁(yè)巖抑制劑——DSSAS，研究成功了先進(jìn)實(shí)用的無(wú)巖心鉆探技術(shù)，研制了壓電陀螺鉆孔測(cè)斜儀、磁球定向測(cè)斜儀、光電多點(diǎn)連續(xù)測(cè)斜儀；勘探技術(shù)研究所研制了高精度隨鉆測(cè)斜儀，完善了繩索取心、液動(dòng)錘鉆具系列產(chǎn)品。

在這一時(shí)期，計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用不斷普及，在探礦工程中的應(yīng)用也取得了一系列成果。探礦工程研究所等單位研發(fā)了金剛石鉆頭設(shè)計(jì)、制造的微機(jī)系統(tǒng)；中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)等研發(fā)了鉆探微機(jī)智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、工程勘察和工程施工電子手冊(cè)；勘探技術(shù)研究所研發(fā)了勘探機(jī)械計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)，等等。

3.9 小結(jié)

從改革開放初始，我國(guó)地質(zhì)隊(duì)伍，由過(guò)去在荒僻山野的地質(zhì)勘查找礦主業(yè)，轉(zhuǎn)向繁華都市的工程勘察施工市場(chǎng)。他們以艱苦奮斗、頑強(qiáng)拼搏的精神，在20世紀(jì)末15年左右的時(shí)間內(nèi)，在我國(guó)蓬勃發(fā)展的基本建設(shè)領(lǐng)域中發(fā)揮了重要作用，為地質(zhì)隊(duì)伍自身的生存和發(fā)展提供了有利條件，創(chuàng)造了巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，為貫徹改革開放和社會(huì)主義建設(shè)做出了重要貢獻(xiàn)，并在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中積極有效地推動(dòng)了鉆探工程的技術(shù)進(jìn)步。同時(shí)，這一階段地質(zhì)隊(duì)伍進(jìn)入工程勘察施工市場(chǎng)的奮勇精神與光輝業(yè)績(jī)，表明他們是我國(guó)改革開放以來(lái)，大規(guī)?；窘ㄔO(shè)開始時(shí)期的先行者和主力軍。我國(guó)目前基本建設(shè)領(lǐng)域在世界上處于遙遙領(lǐng)先的地位，是與我們地質(zhì)隊(duì)伍過(guò)去打下的良好基礎(chǔ)、留下的優(yōu)良作風(fēng)和做出的光輝業(yè)績(jī)分不開的。

4 鉆探工程技術(shù)全面、深入發(fā)展，逐步進(jìn)入世界一流的階段(21世紀(jì)以來(lái))

“渡盡低潮人安在，又迎高潮新技來(lái)”。從整個(gè)世界看，礦業(yè)的發(fā)展一直是起起伏伏的。很多學(xué)者對(duì)全球礦業(yè)發(fā)展歷史進(jìn)行了階段性劃分，大致有“三周期論”和“四周期論”兩種分法[38]。不管何者，一定是快速發(fā)展期與衰退期交替出現(xiàn)的，這已經(jīng)被我國(guó)礦業(yè)發(fā)展歷程所證實(shí)，“在20世紀(jì)80、90年代的礦業(yè)蕭條，即上一輪礦業(yè)衰退期間，曾一度出現(xiàn)‘礦業(yè)是一個(gè)夕陽(yáng)產(chǎn)業(yè)’的嘆息?！盵39]然而，曾幾何時(shí)，進(jìn)入21世紀(jì)后我國(guó)礦業(yè)以及與之相伴相生的地質(zhì)勘查業(yè)一度回暖，2006年1月國(guó)務(wù)院頒發(fā)了《關(guān)于加強(qiáng)地質(zhì)工作的決定》，國(guó)家加大了對(duì)地勘工作的投入，廣大地勘和鉆探隊(duì)伍受到了極大的鼓舞，地質(zhì)勘查工作飛速發(fā)展，2012年我國(guó)地勘資金投入一度達(dá)到高峰(圖10)。

圖10 2006-2013年全國(guó)地質(zhì)勘查投入資金總額年度變化情況[40]Fig.10 Annual variance of total investment funds for geologicalexploration in China from 2006 to 2013

但是，“自2013年以來(lái)，全球礦業(yè)市場(chǎng)不斷降溫，結(jié)束了‘十年黃金期’，進(jìn)入低谷期，中國(guó)礦業(yè)略有滯后，2014年也全面進(jìn)入低潮。這對(duì)中國(guó)礦業(yè)而言是一段艱難時(shí)期”[41]。

從2012年起資金投入與地勘指數(shù)逐年回落，到2018年地勘活動(dòng)指數(shù)又回到2006年水平(圖11)。

圖111999-2018年我國(guó)地質(zhì)勘查活動(dòng)指數(shù)變化
Fig.11Variance of index for geological exploration activities in China from1999to2018

相應(yīng)的地質(zhì)鉆探工作量也出現(xiàn)幾乎相同的趨勢(shì)(圖12)，2006-2012年鉆探工作量平均增速達(dá)20.4%，特別是2012年全國(guó)全年鉆探工作量達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的2638萬(wàn)m。從2012年起又以15%～30%左右的速率快速下降，至2018年跌至625萬(wàn)m，只有不到2012年的24% 。

圖122006-2018年非油氣礦產(chǎn)勘查年度鉆探工作量
Fig.12Annual drilling workload for non-oil and gas mineral exploration from2006to2018

近20年來(lái)，盡管從工作量看起起伏伏，但是鉆探技術(shù)的發(fā)展卻是日新月異。大陸科學(xué)鉆探工程的啟動(dòng)標(biāo)志著我國(guó)鉆探技術(shù)進(jìn)入新篇章；金剛石繩索取心鉆探技術(shù)在20世紀(jì)大規(guī)模應(yīng)用的基礎(chǔ)上，逐步向高水平發(fā)展；礦產(chǎn)資源深部鉆探技術(shù)日趨成熟；對(duì)接井鉆井技術(shù)的完善使我國(guó)定向鉆探技術(shù)進(jìn)入高級(jí)階段；地質(zhì)巖心鉆探專用全液壓動(dòng)力頭鉆機(jī)系列型譜齊全、野外應(yīng)用獲普及；電驅(qū)動(dòng)頂驅(qū)鉆機(jī)在我國(guó)地質(zhì)巖心鉆機(jī)中首先取得成功；陸域及海域天然氣水合物鉆采取得突破，技術(shù)水平達(dá)到世界先進(jìn)；頁(yè)巖氣勘探開采實(shí)現(xiàn)商業(yè)化；水井鉆井技術(shù)與大型車裝鉆機(jī)獲得推廣應(yīng)用等等。我國(guó)地質(zhì)鉆探工程技術(shù)走向成熟和高端，在許多方面達(dá)到世界先進(jìn)水平，有些鉆探技術(shù)、裝備已處于世界領(lǐng)先地位。

4.1 地質(zhì)工作管理體制大變革

地質(zhì)工作改革從20世紀(jì)90年代初就開始了探索，到1998年國(guó)務(wù)院機(jī)構(gòu)改革產(chǎn)生了歷史性的重大變革，政府職能轉(zhuǎn)變有了重大進(jìn)展，專業(yè)經(jīng)濟(jì)部門直接管理企業(yè)的體制結(jié)束，45歲的地質(zhì)部門與其他9個(gè)專業(yè)部門撤銷，成立了國(guó)土資源部。轉(zhuǎn)年，原地礦部及部分工業(yè)部門所屬地勘隊(duì)伍劃歸地方實(shí)行屬地化管理。組建中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局(以下簡(jiǎn)稱“地調(diào)局”),成為國(guó)土資源部所屬的組織實(shí)施國(guó)家基礎(chǔ)性、公益性、戰(zhàn)略性地質(zhì)和礦產(chǎn)勘查工作的“國(guó)家隊(duì)”。構(gòu)建了公益性與商業(yè)性地質(zhì)工作分體運(yùn)行、中央與地方分工合作的地質(zhì)工作體系，形成了以保障能源資源安全為核心，陸域與海洋統(tǒng)籌、境內(nèi)與境外并舉，服務(wù)各行各業(yè)的地質(zhì)工作新格局，科技創(chuàng)新能力和國(guó)際影響力得到大幅提升，在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、生態(tài)文明建設(shè)中的基礎(chǔ)性和先行性作用不斷增強(qiáng)。

歷經(jīng)40多年的全國(guó)性探礦工程管理機(jī)構(gòu)已徹底消失，地調(diào)局僅僅保留一小部分以科研為主的單位，也面臨著科技體制改革企業(yè)化的強(qiáng)烈沖擊。原有的緊密的行政聯(lián)系不復(fù)存在，行業(yè)協(xié)會(huì)——這一市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)國(guó)家常有的行業(yè)組織在我國(guó)大多數(shù)專業(yè)領(lǐng)域還不被認(rèn)可，中國(guó)地質(zhì)學(xué)會(huì)探礦工程專業(yè)委員會(huì)是學(xué)術(shù)性團(tuán)體，這一條學(xué)術(shù)型的管道松散地連接著中央、地方和部門間的聯(lián)系。

4.2 全國(guó)各地積極開展深部鉆探工程

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的持續(xù)快速發(fā)展和工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，對(duì)地下礦產(chǎn)資源的需求和消耗逐年增加，使礦產(chǎn)資源緊缺的供需矛盾日益突出，礦產(chǎn)資源的供給和保障問(wèn)題已成為制約國(guó)家建設(shè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的“瓶頸”問(wèn)題[42]。為保證我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展，國(guó)家加強(qiáng)了地質(zhì)勘查工作，相繼啟動(dòng)了國(guó)土資源大調(diào)查項(xiàng)目、西部大開發(fā)工程，頒布實(shí)施了《全國(guó)危機(jī)礦山接替資源找礦規(guī)劃綱要》(2004-2010年)和《國(guó)務(wù)院關(guān)于加強(qiáng)地質(zhì)工作的決定》等，掀起了新一輪地質(zhì)找礦熱潮。在新一輪地質(zhì)找礦中，在有資源潛力和市場(chǎng)需求的老礦山周邊及深部開展地質(zhì)找礦，即“攻深找盲”成為非常突出的重要工作[43]。地質(zhì)找礦的深度已從過(guò)去淺部、中深部轉(zhuǎn)向深部勘探(1000 m以深)，尋找隱伏礦與深部礦的“第二找礦空間”為主要目標(biāo)。2007年9月底國(guó)土資源部在安徽合肥召開了全國(guó)深部找礦工作研討會(huì)，吹響了新一輪地質(zhì)找礦的號(hào)角。

地調(diào)局通過(guò)地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查評(píng)價(jià)專項(xiàng)、國(guó)土資源部公益性行業(yè)科研專項(xiàng)和國(guó)家科技專項(xiàng)的支持，系統(tǒng)開展了深部地質(zhì)鉆探技術(shù)方法研究和裝備研發(fā)，形成了一大批新成果。研發(fā)的各類地質(zhì)鉆探新裝備、新方法、新技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，是我國(guó)地質(zhì)鉆探施工領(lǐng)域新方法和新技術(shù)的主要來(lái)源，帶動(dòng)了地質(zhì)鉆探工程裝備與技術(shù)的進(jìn)步，提升了我國(guó)鉆探工程技術(shù)的能力和水平。

在國(guó)家“863”計(jì)劃支持下，通過(guò)“2000 m以內(nèi)全液壓地質(zhì)巖心鉆探裝備及關(guān)鍵器具” 和“4000 m地質(zhì)巖心鉆探成套技術(shù)裝備”項(xiàng)目(圖13)，建立了我國(guó)深部地質(zhì)巖心鉆探技術(shù)體系，研發(fā)了YDX、CSD兩個(gè)系列20余個(gè)型號(hào)的全液壓巖心鉆機(jī)和4000 m地質(zhì)巖心鉆機(jī)(XD-40型)，鉆深能力300～4000 m，可用于金剛石繩索取心等多種高效鉆探工藝方法，占據(jù)我國(guó)全液壓地質(zhì)鉆機(jī)70%的市場(chǎng)份額，出口到6大洲20多個(gè)國(guó)家，塑造了我國(guó)鉆機(jī)的民族品牌，提升了國(guó)際市場(chǎng)地位和知名度。該系列成果獲廣泛應(yīng)用，累計(jì)銷售鉆機(jī)近800臺(tái)套、高鋼級(jí)地質(zhì)管材3萬(wàn)余噸、高強(qiáng)度繩索取心鉆桿120余萬(wàn)米、液動(dòng)錘1600余臺(tái)套。整體達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，部分達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。項(xiàng)目獲國(guó)土資源部科技一等獎(jiǎng)、國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

圖13 4000 m地質(zhì)巖心鉆探成套技術(shù)裝備Fig.13 Whole set technical equipment for4000m geological core drilling

我國(guó)對(duì)巖心鉆機(jī)進(jìn)行了重大的改進(jìn)與創(chuàng)新，在施工效率、驅(qū)動(dòng)方式、安全性、電氣化程度、操作勞動(dòng)強(qiáng)度和操控環(huán)境等方面取得了巨大的進(jìn)步。近年來(lái)相繼研發(fā)成功了“XD-20/30/40DB系列電動(dòng)變頻頂驅(qū)鉆機(jī)”、“新一代3500米永磁直驅(qū)頂驅(qū)地質(zhì)鉆機(jī)”、“XY-8DB/9 DB型立軸式變頻電驅(qū)動(dòng)巖心鉆機(jī)”等。這些鉆機(jī)是以傳統(tǒng)立軸鉆機(jī)為原型，集成模塊化交流變頻電驅(qū)動(dòng)及數(shù)據(jù)采集單元，采用PLC與現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行電氣系統(tǒng)配置的新型節(jié)能深孔巖心鉆探成套裝備。在地質(zhì)巖心鉆探領(lǐng)域這些新型驅(qū)動(dòng)方式的裝備和技術(shù)不僅是首創(chuàng)，而且技術(shù)水平居于世界領(lǐng)先。

在深部鉆探技術(shù)方面更是碩果累累。進(jìn)一步發(fā)展并提高了液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆探技術(shù)，研發(fā)了YZX系列液動(dòng)錘，我國(guó)已成為液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)技術(shù)應(yīng)用普及程度和使用效果最好的國(guó)家，累計(jì)銷售超過(guò)2000臺(tái)套；借鑒油氣井新技術(shù)，針對(duì)地質(zhì)巖心鉆探的特點(diǎn)，研發(fā)了小口徑膨脹波紋管護(hù)壁技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了鉆孔事故井段的“支架”修復(fù)，對(duì)復(fù)雜地層安全鉆進(jìn)起到了良好的作用；此外復(fù)雜地層沖洗液關(guān)鍵技術(shù)、超高溫高壓鉆井液流變儀研發(fā)應(yīng)用、深部硬巖鉆探金剛石鉆頭、海域天然氣水合物保溫保壓取樣器等都取得了重大的突破。

特別在定向鉆探方面走向了更高級(jí)的階段，攻克了高精度對(duì)接連通井關(guān)鍵技術(shù)，研發(fā)了具有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“慧磁”高精度中靶導(dǎo)向系統(tǒng)；研制的深孔高溫磁中靶系統(tǒng)可滿足3000 m井深、井溫達(dá)120℃的需求；以無(wú)線MWD取代有線測(cè)斜儀；加入伽馬探管，實(shí)現(xiàn)了多鉆孔地下礦層的精準(zhǔn)貫通。新技術(shù)大量應(yīng)用到實(shí)際工程，在河南安棚堿礦對(duì)接井工程、土耳其貝帕扎里與卡贊天然堿礦采集鹵工程中施工了130余對(duì)連通井，使我國(guó)對(duì)接井鉆進(jìn)技術(shù)達(dá)到了世界先進(jìn)水平的前列。

安徽省313地質(zhì)隊(duì)開展了“深部礦體勘探鉆探技術(shù)方法及設(shè)備研究”，研制的分體塔式全液壓動(dòng)力頭鉆機(jī)(FYD-2200型)及高強(qiáng)度繩索取心鉆桿在安徽省霍邱周集鐵礦深部找礦中應(yīng)用，2010年終孔口徑?77 mm的ZK1725孔孔深達(dá)2706.68 m，創(chuàng)當(dāng)時(shí)中國(guó)小口徑巖心鉆探最深紀(jì)錄。項(xiàng)目獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

我國(guó)地球深部找礦取得歷史性突破，尤其是深部金礦勘查技術(shù)達(dá)到世界先進(jìn)水平，山東是我國(guó)開展深部巖心鉆探成果突出的省份。由山東黃金集團(tuán)地勘公司設(shè)計(jì)、山東省地礦局第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院負(fù)責(zé)施工的“中國(guó)巖金勘查第一深鉆” ——山東萊州三山島西嶺金礦區(qū)ZK96-5孔歷時(shí)985天于2013年5月順利終孔，終孔孔深4006.17 m，再創(chuàng)小口徑巖心鉆探最大孔深紀(jì)錄[44]。

由山東省第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院實(shí)施的萊州三山島北部海域金礦床詳查項(xiàng)目始于2012年，多數(shù)鉆孔設(shè)計(jì)在海域，水深5～10 m，最深達(dá)15 m,最大鉆孔深度達(dá)1973.46 m，探明金礦資源量470.47 t，屬超大型金礦。針對(duì)海域地質(zhì)巖心鉆探的特殊性，研制了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的樁腿式簡(jiǎn)易海上鉆探平臺(tái)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。海上鉆探的成功實(shí)施，標(biāo)志著我國(guó)地質(zhì)工作已從大陸走向海洋，從地質(zhì)大國(guó)向地質(zhì)強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)。

河南省深部探礦工程技術(shù)研究中心承擔(dān)了云南騰沖火山-地?zé)?構(gòu)造帶科學(xué)鉆探工程。在深部礦產(chǎn)鉆探中采取“繩索取心鉆進(jìn)+液動(dòng)潛孔錘”先進(jìn)技術(shù)，解決了破碎地層中巖心堵塞內(nèi)管、巖心采取率不足、漏失嚴(yán)重等問(wèn)題，提高了鉆進(jìn)效率，保證了孔內(nèi)安全和鉆探施工的順利進(jìn)行。

江西省九一二地質(zhì)大隊(duì)在朱溪礦區(qū)自2010年實(shí)施第一個(gè)深孔以來(lái)，至今共完成鉆孔44個(gè)，累計(jì)鉆探工作量超6萬(wàn)m，其中1000～1500 m鉆孔12個(gè)，1500～2000m鉆孔16個(gè)，2000 m以上鉆孔6個(gè)，最深鉆孔超過(guò)2200 m，深孔占礦區(qū)鉆孔數(shù)的77%。鉆探工作連續(xù)3年創(chuàng)江西省固體礦產(chǎn)鉆孔最深紀(jì)錄。2017年開始施工朱溪鎢銅礦ZK1814孔，2019年4月終孔孔深2400 m,終孔口徑122 mm。

中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司研制了煤礦井下大功率定向鉆進(jìn)裝備，解決了井下超長(zhǎng)定向孔、頂板巖層大直徑定向長(zhǎng)鉆孔配套裝備能力不足的難題；發(fā)明了煤礦井下防爆型隨鉆測(cè)量系統(tǒng)，完成了隨鉆測(cè)量信號(hào)傳輸由“有線”到“無(wú)線”的跨越，信號(hào)傳輸距離≥1500 m；研制了適用于中硬煤巖層定向鉆進(jìn)的高強(qiáng)度鉆桿和長(zhǎng)壽命鉆頭；研制出了?73/89 mm深孔高強(qiáng)度鉆桿，鉆桿最大抗扭能力達(dá)到了15983 N·m；開發(fā)了井下深孔高效定向鉆進(jìn)及鉆孔事故處理技術(shù)與配套鉆具。推廣應(yīng)用中，綜合鉆進(jìn)效率提高40%，曾創(chuàng)造了煤礦井下順煤層定向鉆孔2311 m 的世界紀(jì)錄(圖14)。2019 年1 月，采用復(fù)合定向鉆進(jìn)工藝技術(shù)，配套ZDY12000LD 型大功率定向鉆機(jī)、泥漿脈沖無(wú)線隨鉆測(cè)量系統(tǒng)等裝備，在神東保德煤礦又創(chuàng)造了煤礦井下順煤層定向鉆孔孔深2570 m 的世界紀(jì)錄[45]。

圖14保德礦2311m鉆孔軌跡圖
Fig.14The2311m borehole trajectory in Baode mine

4.3 鉆探工程在地?zé)帷⑩櫟V等新型能源資源勘探開發(fā)中一展身手

截止2017年，近20家項(xiàng)目承擔(dān)單位230多名技術(shù)人員，歷時(shí)近5年，先后攻克了高溫鉆井和深孔高溫高壓測(cè)溫等關(guān)鍵技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)了我國(guó)干熱巖勘查的一系列重大突破。在青海共和盆地成功施工5眼干熱巖勘探孔，其中GR1干熱巖勘探孔孔深3705 m，孔底溫度達(dá)236 ℃，孔內(nèi)3366 m以深深度平均地溫梯度為8.8 ℃/100 m，該鉆孔是目前國(guó)內(nèi)深度最深、溫度最高的干熱巖井。

2017年，雄安新區(qū)首批3個(gè)3500 m深度地?zé)峥碧姐@孔順利開鉆，標(biāo)志著雄安新區(qū)深部地?zé)峥辈楣ぷ髡絾?dòng)。

2018年，我國(guó)海南島第一口干熱巖參數(shù)井圓滿完鉆,對(duì)我國(guó)干熱巖地?zé)崮艿拈_發(fā)利用具有里程碑式的意義。在瓊北地區(qū)深度4387 m 處鉆獲超過(guò)185 ℃高溫干熱巖(非穩(wěn)態(tài)測(cè)溫)。

中國(guó)核工業(yè)集團(tuán)公司2013年7月17日在江西撫州宣布，我國(guó)鈾礦第一科學(xué)深鉆以2818.88 m 的鉆深刷新此前1200多米的紀(jì)錄。這一突破填補(bǔ)了我國(guó)鈾礦深部找礦技術(shù)的空白，對(duì)提高國(guó)內(nèi)天然鈾保障程度、滿足核電發(fā)展需要意義深遠(yuǎn)。該孔深創(chuàng)造了國(guó)內(nèi)P口徑(122 mm)繩索取心鉆進(jìn)最深紀(jì)錄。

同時(shí)，針對(duì)深部地?zé)豳Y源勘探的需要，我國(guó)也開發(fā)了新型的裝備，如“ZP-30DB型轉(zhuǎn)盤變頻電傳動(dòng)水井鉆機(jī)”、壓裂泵、壓裂液等。以河北永明地質(zhì)工程機(jī)械有限公司為代表的一大批民營(yíng)鉆機(jī)制造企業(yè)，更是開發(fā)了從鉆機(jī)、泥漿泵、鉆桿、輔助工具、井控固控、地源熱泵系統(tǒng)等各種系列的設(shè)備，為地?zé)崂玫钠占白龀隽舜罅康呢暙I(xiàn)。

4.4 頁(yè)巖氣勘探開發(fā)依托鉆井技術(shù)進(jìn)步取得突破

由于水平井鉆井技術(shù)和壓裂設(shè)備與技術(shù)的進(jìn)步，頁(yè)巖氣為人類打開了一扇新的能源大門。我國(guó)頁(yè)巖氣資源潛力大，分布面積廣，發(fā)育層系多。頁(yè)巖氣開發(fā)是改變能源格局的大事，也是維護(hù)我國(guó)能源安全的一件大事。

涪陵頁(yè)巖氣田是中國(guó)第一個(gè)國(guó)家級(jí)頁(yè)巖氣示范區(qū)，累計(jì)探明儲(chǔ)量達(dá)6008億m3，是全球除北美之外最大的頁(yè)巖氣田。截至2017年底，開鉆井401口，完鉆井348口，投產(chǎn)井260口，2017年產(chǎn)氣量60.4×108m3， 2018年產(chǎn)氣量60.2×108m3[46]。其中93-2HF井的最大垂直深度達(dá)到了4223 m，成為國(guó)內(nèi)最深的頁(yè)巖氣井，氣井壓裂鉆探技術(shù)已經(jīng)成熟。

國(guó)土資源部2009年在重慶市綦江啟動(dòng)了中國(guó)首個(gè)頁(yè)巖氣資源勘查項(xiàng)目。后又在川渝黔鄂開展了5個(gè)項(xiàng)目的先導(dǎo)性試驗(yàn)，在上揚(yáng)子及滇黔桂區(qū)、中揚(yáng)子及東南區(qū)、西北區(qū)、青藏區(qū)、華東-東北區(qū)5個(gè)大區(qū)繼續(xù)開展資源潛力調(diào)查，同時(shí)開展了5個(gè)頁(yè)巖氣勘探開發(fā)相關(guān)工藝技術(shù)的攻關(guān)項(xiàng)目。

4.5 天然氣水合物鉆采邁入世界領(lǐng)先水平

我國(guó)陸域凍土天然氣水合物試采取得突破性進(jìn)展, 繼2008年國(guó)土資源部在青海省祁連山南緣永久凍土帶成功鉆獲天然氣水合物實(shí)物樣品后， 2012年開始試驗(yàn)性鉆探，在全孔取心鉆探發(fā)現(xiàn)水合物層位的基礎(chǔ)上，利用降壓及降壓并分別配合電磁加熱、太陽(yáng)能加熱和水蒸氣加熱綜合方法采出了所期望的甲烷氣體。2016年完成了三井地下水合物層水平定向?qū)邮┕?，并成功進(jìn)行了開采試驗(yàn)。采用水平定向?qū)鱼@進(jìn)技術(shù)使得水合物層在地下連通，大大提高了凍土天然氣水合物的開采效率，連續(xù)試采排空試燃23天，開采氣量1078 m3[47]。

2017年我國(guó)南海天然氣水合物試采工程取得成功，連續(xù)試采60天，累計(jì)產(chǎn)氣量超過(guò)30萬(wàn)m3，產(chǎn)氣時(shí)長(zhǎng)和總量創(chuàng)造了世界紀(jì)錄。這次試采成功是世界首次成功實(shí)現(xiàn)資源量占全球90%以上、開發(fā)難度最大的泥質(zhì)粉砂型可燃冰安全可控開采。通過(guò)試驗(yàn)探索和科學(xué)研究，我國(guó)取得了一系列的新成果：防砂技術(shù)先進(jìn)，方法可靠，保障產(chǎn)氣通道狀態(tài)良好；在舉升方式等多方面實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新，提高產(chǎn)量效果顯著；調(diào)控產(chǎn)能平穩(wěn)有效，氣流穩(wěn)定，持續(xù)時(shí)間達(dá)到生產(chǎn)性試開采要求，為產(chǎn)業(yè)化發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；海水及周邊大氣等甲烷濃度無(wú)異常，環(huán)境無(wú)污染；井壁和地層穩(wěn)定，未發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，實(shí)現(xiàn)安全可持續(xù)生產(chǎn)；試采理論、技術(shù)、工程和裝備領(lǐng)跑優(yōu)勢(shì)不斷擴(kuò)大。這不僅標(biāo)志著我國(guó)深海進(jìn)入、深海探測(cè)、深海開發(fā)等技術(shù)取得了重大的成果，也將對(duì)全球能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

4.6 大陸科學(xué)鉆探工程邁入世界先進(jìn)行列

早在20世紀(jì)70年代，蘇聯(lián)就開啟了大規(guī)模的超深井鉆探。我國(guó)已故著名地質(zhì)學(xué)家謝家榮先生生前也呼吁要重視深部地質(zhì)研究和國(guó)際大洋鉆探計(jì)劃。1979年11月在北戴河舉行的中國(guó)地質(zhì)學(xué)會(huì)探礦工程專業(yè)委員會(huì)第二屆委員會(huì)暨學(xué)術(shù)會(huì)議上，劉廣志院士作了題為“鉆探科技發(fā)展現(xiàn)狀及其展望”的報(bào)告，向鉆探界介紹了國(guó)外超深孔鉆探和深海鉆探的發(fā)展概況與前景，首次提出“我們也要鉆第一口中國(guó)的超深鉆孔，研究深部地質(zhì)學(xué)”的倡議。

4.6.1 前期準(zhǔn)備工作

自1988年起至1993年，劉廣志主編，組織多位鉆探專家全方位有計(jì)劃地收集、翻譯、編輯出版了《深部陸殼勘察系列叢書》，共八卷約250萬(wàn)字，對(duì)我國(guó)初期宣傳和推動(dòng)科學(xué)鉆探工程起了關(guān)鍵的作用。

1989年6月，國(guó)家計(jì)委、教委批準(zhǔn)投資在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)探工系籌建“地質(zhì)超深鉆探技術(shù)國(guó)家專業(yè)實(shí)驗(yàn)室”。

1990年德國(guó)KTB計(jì)劃主孔開鉆。1992年地礦部“第一次中國(guó)大陸科學(xué)鉆探(CCSD)研討會(huì)”在北京舉行，此次會(huì)議具有劃時(shí)代的意義。

1996年國(guó)際大陸科學(xué)鉆探計(jì)劃(ICDP)宣布正式成立，我國(guó)成為ICDP的創(chuàng)始國(guó)和第一批三個(gè)成員國(guó)之一。由中國(guó)、美國(guó)、德國(guó)、加拿大、法國(guó)等5國(guó)科學(xué)家組成的聯(lián)合專家組，共同向ICDP總部提交了在我國(guó)蘇北東海進(jìn)行科學(xué)深鉆的實(shí)施建議書，并得到批準(zhǔn)。

4.6.2 中國(guó)大陸科學(xué)鉆探工程“科鉆一井”

1998年是個(gè)重大的轉(zhuǎn)折年，國(guó)土資源部剛組建完成就成立了“中國(guó)大陸科學(xué)鉆探工程領(lǐng)導(dǎo)小組”。1999年9月27日，國(guó)家計(jì)委正式批準(zhǔn)下達(dá)了《關(guān)于中國(guó)大陸科學(xué)鉆探工程項(xiàng)目建議書的批復(fù)》，原則同意所報(bào)建議書。項(xiàng)目的實(shí)施時(shí)間是2000-2004年。項(xiàng)目總投資14960萬(wàn)元。2000年1月國(guó)土資源部調(diào)整了中國(guó)大陸科學(xué)鉆探工程領(lǐng)導(dǎo)小組。

2001年3月工程中心研究決定：中國(guó)大陸科學(xué)鉆探工程的英文譯名為：Chinese Continental Scientific Drilling，縮寫為CCSD；井的名稱為“科鉆一井(CCSD-1)”。當(dāng)?shù)乩相l(xiāng)嫌叫著拗口，隨喜稱“亞洲第一井”。

中國(guó)大陸科學(xué)鉆探工程還被批準(zhǔn)列入了國(guó)家“九五”重大科學(xué)工程項(xiàng)目。經(jīng)過(guò)工程可研報(bào)告和工程設(shè)計(jì)的評(píng)估論證、現(xiàn)場(chǎng)的建設(shè)、工程招投標(biāo)、人員培訓(xùn)、關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)。2001年6月25日上午9:30，中國(guó)大陸科學(xué)鉆探工程“科鉆一井”在江蘇省東海縣破土開鉆。7月26日，溫家寶副總理對(duì)中國(guó)大陸科學(xué)鉆探工程開工儀式表示祝賀，對(duì)工程實(shí)施做出重要批示。8月4日，在江蘇省東?？h施工現(xiàn)場(chǎng)隆重舉行了中國(guó)大陸科學(xué)鉆探第一井開鉆典禮，全國(guó)政協(xié)副主席萬(wàn)國(guó)權(quán)，國(guó)家計(jì)委、科技部、江蘇省、國(guó)土資源部領(lǐng)導(dǎo)以及國(guó)內(nèi)外著名地學(xué)專家學(xué)者、國(guó)際組織代表等300多人出席了典禮儀式。這項(xiàng)歷時(shí)20余年籌備的重大科學(xué)工程在全國(guó)人民的矚目下終于起航了，這是我們鉆探界一件具有劃時(shí)代意義的重大事件，由此開啟了新世紀(jì)鉆探工程技術(shù)的大發(fā)展時(shí)期。圖15為“科鉆一井”現(xiàn)場(chǎng)鳥瞰圖。

圖15 “科鉆一井”現(xiàn)場(chǎng)鳥瞰圖Fig.15 Aerial view of the CCSD-1 Well site

“科鉆一井”的施工歷時(shí)3年另258天(2001.06.25-2005.03.08)取得圓滿成功，艱難的施工歷程全部濃縮在施工曲線圖中，見圖16。

圖16 “科鉆一井”施工進(jìn)度曲線Fig.16 Drilling operation progress of CCSD-1 Well

直接并長(zhǎng)期參加過(guò)“科鉆一井”工程的各類人員達(dá)200多人，加上測(cè)井、固井、VSP、外圍支援和短期工作的總?cè)藬?shù)估計(jì)達(dá)400余人；施工現(xiàn)場(chǎng)一度成為遠(yuǎn)近聞名的科普基地，參訪人員絡(luò)繹不絕；到過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)和國(guó)內(nèi)外專家也達(dá)到百十人。中國(guó)大陸科學(xué)鉆探工程被評(píng)選為“2002年公眾關(guān)注的中國(guó)十大科技事件”和“ 2005年中國(guó)十大科技進(jìn)步新聞”。

“科鉆一井”取得了豐碩的科技成果?！爸袊?guó)大陸科學(xué)深鉆的科技集成與創(chuàng)新”獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)；“硬巖深井取心鉆探技術(shù)的研究與應(yīng)用”和“中國(guó)大陸科學(xué)鉆探工程新型鉆井技術(shù)體系的研究與應(yīng)用”兩項(xiàng)獲國(guó)土資源部科技成果一等獎(jiǎng)；主要貢獻(xiàn)有：創(chuàng)造性地將“組合式鉆探技術(shù)”、“靈活的雙孔方案”和“超前孔小直徑取心鉆進(jìn)方法”有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，形成了獨(dú)具中國(guó)特色的科學(xué)鉆探鉆井技術(shù)體系并在“科鉆一井”中得到了成功的運(yùn)用，這套新型鉆井技術(shù)體系主要由井底動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的沖擊回轉(zhuǎn)取心鉆探技術(shù)、硬巖大直徑長(zhǎng)井段擴(kuò)孔鉆進(jìn)技術(shù)、強(qiáng)致斜地層井斜控制技術(shù)、LBM-SD泥漿體系、小間隙固井及活動(dòng)套管應(yīng)用技術(shù)、孔內(nèi)事故預(yù)防處理技術(shù)、鉆探數(shù)據(jù)采集處理技術(shù)等組成。更為可喜的是，通過(guò)工程實(shí)施培養(yǎng)出一大批優(yōu)秀的鉆探工程專家，在后續(xù)的大陸科學(xué)鉆探工程中發(fā)揮了重要作用。

2007年12月14日，國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)在北京組織了工程的國(guó)家驗(yàn)收，驗(yàn)收委員會(huì)工程技術(shù)專家組認(rèn)為：與國(guó)際同類大陸科學(xué)鉆探工程相比，該工程高質(zhì)量、高效率、低成本地完成了施工任務(wù)，圓滿地實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目預(yù)定的工程技術(shù)目標(biāo)；總體工程技術(shù)成果達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，部分成果達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先，是一項(xiàng)具有中國(guó)特色自主創(chuàng)新的重要科技成果。

2019年8月26日，地球物理綜合觀測(cè)系統(tǒng)在“科鉆一井”成功下井，最深到達(dá)3499 m，是迄今為止我國(guó)最深的綜合地球物理觀測(cè)系統(tǒng)，中國(guó)大陸科學(xué)鉆探工程建成了深井-淺井-地面物理觀測(cè)網(wǎng)。

4.6.3 深部探測(cè)技術(shù)與實(shí)驗(yàn)研究專項(xiàng)

“十二五”期間我國(guó)執(zhí)行了“深部探測(cè)技術(shù)與實(shí)驗(yàn)研究專項(xiàng)” (SinoProbe)，其中第五項(xiàng)目“大陸科學(xué)鉆探選址與鉆探實(shí)驗(yàn)” (SinoProbe-05)的第七個(gè)課題是“大陸科學(xué)鉆探選址與鉆探實(shí)驗(yàn)綜合研究”(SinoProbe-05-07)。圍繞項(xiàng)目總目標(biāo)，按照設(shè)計(jì)方案，組織實(shí)施了西藏羅布莎、東波及澤當(dāng)?shù)鹊兀拭C金川，安徽廬樅、銅陵，云南騰沖和江西于都-贛縣等預(yù)導(dǎo)孔鉆探施工與綜合研究。設(shè)計(jì)鉆探工作量14500 m, 實(shí)際鉆探總進(jìn)尺16000 m。

SinoProbe-05項(xiàng)目的06課題——“科學(xué)超深井鉆探技術(shù)方案預(yù)研究”由國(guó)內(nèi)眾多院校與科研單位幾十名專家，歷時(shí)5年，完成了預(yù)研究報(bào)告。最終提出13000 m超深鉆總體設(shè)計(jì)方案和必須研究解決的近百項(xiàng)研究課題，為后來(lái)的“十三五”計(jì)劃和國(guó)家重大科技項(xiàng)目的申請(qǐng)立項(xiàng)奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)。

在SinoProbe-09項(xiàng)目中也有一個(gè)05課題——“深部大陸科學(xué)鉆探裝備研制”。通過(guò)項(xiàng)目研制成功了我國(guó)第一臺(tái)萬(wàn)米科學(xué)鉆探專用鉆機(jī)“地殼一號(hào)”，后用在松遼盆地科學(xué)鉆探“松科二井” 的施工。

4.6.4 汶川地震斷裂帶科學(xué)鉆探工程

2008年開始實(shí)施的汶川地震斷裂帶科學(xué)鉆探工程歷時(shí)5年，完成了5個(gè)鉆孔，施工總進(jìn)尺10387 m，其中取心鉆進(jìn)5883 m，獲取巖心5378 m，平均巖心采取率91.4%，獲取的巖心質(zhì)量高、原狀性好。所有的鉆孔都穿過(guò)了主斷層(目標(biāo)層)，完鉆后建成長(zhǎng)期觀測(cè)孔。汶川地震斷裂帶科學(xué)鉆探項(xiàng)目是科技部支撐計(jì)劃的一個(gè)專項(xiàng)，由中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局汶川地震科學(xué)鉆探工程中心組織實(shí)施，其鉆探工程由中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院探礦工藝研究所負(fù)責(zé)實(shí)施。該項(xiàng)目針對(duì)龍門山斷裂帶極端惡劣的施工環(huán)境和復(fù)雜的地質(zhì)條件，開展了大量的自主創(chuàng)新，研發(fā)了螺桿馬達(dá)/液動(dòng)錘/長(zhǎng)半合管取心鉆進(jìn)工藝、破碎地層取心技術(shù)、強(qiáng)蠕變地層鉆進(jìn)技術(shù)、復(fù)雜地層小間隙固井工藝和高轉(zhuǎn)速深孔取心頂驅(qū)鉆機(jī)等鉆探技術(shù)和裝備。鉆探工程的實(shí)施為地震研究和地震監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。這些技術(shù)成果，除了對(duì)汶川地震科學(xué)鉆探項(xiàng)目地學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)起到了強(qiáng)有力的支撐作用，還將在我國(guó)的地質(zhì)巖心深鉆和科學(xué)鉆探施工中發(fā)揮積極的作用[48]。

4.6.5 松遼盆地科學(xué)鉆探工程

松遼盆地科學(xué)鉆探是我國(guó)又一個(gè)ICDP項(xiàng)目，“松遼盆地白堊紀(jì)大陸科學(xué)鉆探計(jì)劃”以獲取松遼盆地白堊紀(jì)完整的地層巖心資料，建立全球首幅陸相白堊紀(jì)綜合地質(zhì)剖面，研究白堊紀(jì)溫室氣候變化與探索松遼盆地深部資源遠(yuǎn)景為主要科學(xué)目標(biāo)。先后施工了松科一井(東孔與西孔)和松科二井，后者創(chuàng)造了完井井深7018 m的新紀(jì)錄，是迄今為止亞洲國(guó)家實(shí)施最深的大陸科學(xué)鉆探工程。圖17為松科二井工程竣工現(xiàn)場(chǎng)。該工程取得了311 mm口徑超千米同徑取心鉆進(jìn)；216 mm口徑長(zhǎng)鉆程取心鉆進(jìn)，單回次進(jìn)尺超40 m；研制的耐高溫泥漿體系循環(huán)工作溫度達(dá)241 ℃；開展了311、216和152 mm口徑的繩索取心可行性試驗(yàn)；研制了用于大口徑繩索取心的中空螺桿鉆、中空渦輪鉆和中空液動(dòng)錘等井底動(dòng)力鉆具樣機(jī)，并部分進(jìn)行了井下試驗(yàn)；全孔取心比率達(dá)61.62%，取心井段平均巖心采取率達(dá)96.45%，在50 m厚第四系流沙層原狀采樣率92%；研發(fā)了松軟巖心水力出管方法、堅(jiān)硬破碎巖心機(jī)械出管方法等系列鉆探工藝成果。

圖17 松科二井工程竣工現(xiàn)場(chǎng)Fig.17 Completion site of SK-2 Well

通過(guò)上述大陸科學(xué)鉆探工程，我國(guó)突破了硬巖深井連續(xù)取心和破碎地層原狀取心等關(guān)鍵技術(shù)，提升了我國(guó)鉆探工程的技術(shù)水平和學(xué)術(shù)地位，為今后國(guó)內(nèi)外科學(xué)鉆探和深部巖心鉆探展示了良好的工程示范，為我國(guó)超萬(wàn)米科學(xué)鉆探的技術(shù)研究和工程實(shí)施儲(chǔ)備了人才梯隊(duì)。工程項(xiàng)目獲國(guó)內(nèi)外專家高度贊譽(yù)，ICDP執(zhí)委會(huì)主席Marco Bohnhoff在“松科二井”峻工后研討會(huì)上評(píng)價(jià)：“中國(guó)開展東海鉆探和松遼盆地鉆探的兩個(gè)項(xiàng)目成為國(guó)際深部科學(xué)鉆探的引領(lǐng)性項(xiàng)目”。

4.6.6 極地鉆探工程

科學(xué)鉆探又一個(gè)熱點(diǎn)地區(qū)是極地。中國(guó)第32次南極科學(xué)考察隊(duì)昆侖隊(duì)在昆侖站的冰心房鉆取出一支3.55 m的深冰心，這是本次考察隊(duì)鉆取出的第一支深冰心。在中國(guó)第35次南極科學(xué)考察任務(wù)中，由吉林大學(xué)歷時(shí)5年自主研發(fā)的鉆探裝備成功鉆穿近200 m厚的冰蓋，獲取連續(xù)冰心，并首次鉆取冰下基巖巖心樣品。為我國(guó)深入開展極地鉆探工程、獲取更多南極深冰下的巖心樣品提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。為研究南極冰蓋運(yùn)動(dòng)和演化以及東南極冰下地質(zhì)學(xué)研究提供了重要的科學(xué)依據(jù)，為后續(xù)更好地進(jìn)行南極冰蓋考察與研究奠定基礎(chǔ)。同時(shí)使我國(guó)成為世界第三個(gè)擁有冰下基巖鉆探核心技術(shù)和裝備的國(guó)家[49]。極地鉆探未來(lái)計(jì)劃是研發(fā)新型及新一代鉆探設(shè)備與系統(tǒng)，鉆穿極地冰蓋，獲取深層冰芯，冰下基巖樣品，以及獲取冰下湖水及沉積物等，對(duì)極地冰蓋形成演化機(jī)理、冰下地質(zhì)構(gòu)造、冰下環(huán)境、冰蓋深層結(jié)構(gòu)、可能存在的極端條件下新生命(微生物)等進(jìn)行研究，并對(duì)反演地球古氣候變化，預(yù)測(cè)全球未來(lái)氣候變化提供有力證據(jù)。課題主要是極地冰蓋及冰下基巖，冰下湖鉆探取樣技術(shù)與裝備的研發(fā)。

綜上所述，我國(guó)已經(jīng)建立了現(xiàn)代地質(zhì)巖心鉆探技術(shù)體系和一套具有國(guó)際先進(jìn)水平的科學(xué)鉆探技術(shù)體系，地質(zhì)鉆探技術(shù)水平基本與世界同步，科學(xué)鉆探工程技術(shù)進(jìn)入世界前列。

4.7 積極開展大洋鉆探

從20世紀(jì)后半葉開始，人類實(shí)施的國(guó)際性海洋科學(xué)鉆探計(jì)劃，從深海鉆探計(jì)劃(DSDP)、大洋鉆探計(jì)劃(ODP)、綜合大洋鉆探計(jì)劃(IODP)到大洋發(fā)現(xiàn)計(jì)劃(新IODP)，歷經(jīng)幾十年。我國(guó)于1998年正式加入ODP，后陸續(xù)加入了IODP，中國(guó)IODP辦公室設(shè)在同濟(jì)大學(xué)。2014年IODP349航次開啟了由我國(guó)科學(xué)家主導(dǎo)的中國(guó)南?？茖W(xué)鉆探，2017年由我國(guó)科學(xué)家主導(dǎo)的第三次南海大洋鉆探IODP 368航次結(jié)束，科研人員首次獲得了南海從陸地到淺海再到深海的完整沉積記錄。他們發(fā)現(xiàn)，3400萬(wàn)年前南海就已有深海環(huán)境。2023年IODP新十年計(jì)劃將結(jié)束，“決心號(hào)”鉆探船不久也將退役，“地球號(hào)”費(fèi)用過(guò)于昂貴，屆時(shí)將面臨無(wú)船可用的境地[50]?？上驳氖?，在我國(guó)“十三五”科技計(jì)劃中深海、深地科學(xué)研究被列為戰(zhàn)略性前瞻性重大科學(xué)問(wèn)題，正在積極籌建天然氣水合物鉆采船(大洋鉆探船),其主要功能是開展海域天然氣水合物試采和深?？茖W(xué)鉆探，任務(wù)已經(jīng)落在地調(diào)局廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局的肩上，目前正在緊鑼密鼓地籌建中，以我國(guó)為主要力量實(shí)施大洋鉆探工程的任務(wù)已提上日程[50]。

4.8 積極開展綠色勘查鉆探技術(shù)研究

當(dāng)前，勘查與環(huán)境之間的矛盾日漸突出， 綠色勘查已經(jīng)成為一種先進(jìn)的勘查理念，基于綠色勘查的淺層鉆探技術(shù)及應(yīng)用得到了快速發(fā)展。北京探礦工程研究所開展了系列淺層取樣鉆機(jī)研制與開發(fā)，目前已形成了5個(gè)系列的取心(樣)鉆機(jī)。同時(shí)，對(duì)淺鉆技術(shù)應(yīng)用涉及的以鉆代槽勘查方法、淺鉆地球化學(xué)測(cè)量技術(shù)、淺鉆地質(zhì)填圖技術(shù)、環(huán)境地質(zhì)調(diào)查、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警防治和工程勘查等領(lǐng)域進(jìn)行了深入廣泛的研究，形成了完備的淺覆蓋區(qū)淺鉆地質(zhì)調(diào)查技術(shù)方法體系。淺層鉆探技術(shù)作為最直觀的進(jìn)行定性定量分析研究的技術(shù)手段，不僅能加快工作速度， 還能大量減少植被的破壞，保護(hù)環(huán)境，是淺層鉆探技術(shù)服務(wù)于地質(zhì)調(diào)查綠色勘查的直接體現(xiàn)[51]。山東黃金地勘公司等單位在施工中踐行綠色勘查理論，通過(guò)勘查設(shè)備精細(xì)化、采用一基多孔、定向鉆進(jìn)等方法減少土地占用及生態(tài)擾動(dòng)，通過(guò)技術(shù)革新和技術(shù)改造控制噪聲、節(jié)能減耗、減少“三廢”污染。

中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院探礦工藝研究所針對(duì)覆蓋層鉆孔易垮塌、巖心松散易被泥漿沖失和鉆孔漏失等鉆進(jìn)技術(shù)難題，加強(qiáng)技術(shù)攻關(guān)，從保護(hù)孔壁和保護(hù)巖心入手，采用空氣鉆進(jìn)原理，將常規(guī)的回轉(zhuǎn)取心鉆進(jìn)方法與潛孔錘跟管鉆進(jìn)優(yōu)化組合，形成了一種有效的覆蓋層鉆探新方法——空氣潛孔錘取心跟管鉆進(jìn)技術(shù)，既有效提高了鉆探效率，又大大提高了取心質(zhì)量。

內(nèi)蒙古、黑龍江、貴州、陜西、青海、新疆、西藏等地結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)調(diào)查項(xiàng)目，都有意識(shí)地利用了綠色鉆探技術(shù)，為我國(guó)建立綠色勘查技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)奠定了良好的基礎(chǔ)。

4.9 探礦工程專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系逐步成熟并完善

21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)加強(qiáng)了對(duì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的投入力度，經(jīng)費(fèi)保障逐步提高；依托標(biāo)準(zhǔn)化主管部門的支持和指導(dǎo)，鉆探技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的研究和升級(jí)工作全面開展，尤其是2010年后，制修訂了一批重要標(biāo)準(zhǔn)，形成了穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)制修訂專業(yè)團(tuán)隊(duì)，使鉆探工程標(biāo)準(zhǔn)體系逐步成熟并完善。探礦工程行業(yè)共計(jì)發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)12項(xiàng)，主要發(fā)布時(shí)間集中在2014-2017年。其中，《地質(zhì)巖心鉆探鉆具》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)，《地質(zhì)巖心鉆探規(guī)程》、《地質(zhì)巖心鉆探金剛石鉆頭》、《定向鉆探技術(shù)規(guī)程》等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)11項(xiàng)。在研技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)12項(xiàng)，其中，通過(guò)地質(zhì)勘查分技術(shù)委員會(huì)審查的標(biāo)準(zhǔn)9項(xiàng)(如《鉆探工程術(shù)語(yǔ)》、《液壓動(dòng)力頭巖心鉆機(jī)》和《淺層取樣鉆探技術(shù)規(guī)程》等)，完成并提交送審稿的標(biāo)準(zhǔn)3項(xiàng)(如《地質(zhì)鉆探護(hù)壁堵漏技術(shù)規(guī)程》和《陸域天然氣水合物鉆探技術(shù)規(guī)程》等)。

4.10 鉆探技術(shù)在礦山救援等特種工程中發(fā)揮巨大作用

2015年12月25日山東省臨沂市石膏礦發(fā)生坍塌事故，4名礦工被困。在救援中鉆探技術(shù)大顯神威，根據(jù)救援的需要，采用大直徑鉆孔垂直救援方式，共施工了7 個(gè)救援鉆孔。先后采用了旋挖鉆機(jī)進(jìn)行開孔鉆進(jìn)，采用了?711 mm 雙壁鉆具潛孔錘空氣反循環(huán)鉆進(jìn)等技術(shù)，通過(guò)鉆孔設(shè)計(jì)、施工工藝、鉆具配置、臨場(chǎng)解決施工中遇到的問(wèn)題，最終在坍塌事故發(fā)生36天后，成功救出被困井下的4名礦工。這是我國(guó)大口徑鉆孔救援成功的首例、也是世界上的第三例，創(chuàng)造了礦山事故救援的范例，在礦山救援史上具有里程碑意義。

此外，鉆探技術(shù)還在地質(zhì)災(zāi)害治理、地面沉降監(jiān)測(cè)、大型隧道開挖中水平探測(cè)等工程中發(fā)揮了重要的作用。

5 展望

到2020年我國(guó)將全面建成小康社會(huì)，到2035年要基本實(shí)現(xiàn)社會(huì)主義現(xiàn)代化，這是中央確定的宏偉目標(biāo)。當(dāng)前及今后一段時(shí)期，我國(guó)經(jīng)濟(jì)將由高速增長(zhǎng)階段轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展階段，對(duì)固體礦產(chǎn)資源的需求也將從持續(xù)快速增長(zhǎng)轉(zhuǎn)入低增長(zhǎng)、微增長(zhǎng)。但是，我國(guó)戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源短缺的局面不會(huì)改變，銅、鎳、鐵、石油等資源的對(duì)外依存度仍會(huì)很高。在國(guó)際局勢(shì)動(dòng)蕩加劇、不確定性因素較多的大背景下，為了維護(hù)國(guó)家戰(zhàn)略資源安全，終會(huì)再次加強(qiáng)地質(zhì)勘查和找礦工作力度，提升國(guó)內(nèi)資源保障能力。未來(lái)，我國(guó)在四川盆地、渝東鄂西地區(qū)、黔湘地區(qū)、鄂爾多斯盆地、塔里木盆地、東北松遼盆地等地都將開展頁(yè)巖氣的勘探調(diào)查，鉆探工程一定大有用武之地。同時(shí)，深地探測(cè)、大洋鉆探、極地鉆探、水合物及干熱巖等新型資源勘查、環(huán)境工程等為探礦工程事業(yè)創(chuàng)造了良好的技術(shù)發(fā)展空間和市場(chǎng)前景。

2018年11月，自然資源部印發(fā)《自然資源科技創(chuàng)新發(fā)展規(guī)劃綱要》，其規(guī)劃期為2018-2025年，展望至2035年。綱要提出：“以向地球深部進(jìn)軍、拓展藍(lán)色經(jīng)濟(jì)空間為總要求，組織實(shí)施地球深部探測(cè)重大工程，研發(fā)深地資源能源探測(cè)勘查與評(píng)價(jià)技術(shù)，研發(fā)全海深資源調(diào)查觀測(cè)裝備，突破深地探測(cè)、深海探測(cè)、極地探測(cè)及其資源綠色開發(fā)利用的核心關(guān)鍵技術(shù)，拓展我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的資源空間?！敝饕蝿?wù)有：推進(jìn)實(shí)施地球深部探測(cè)重大工程，創(chuàng)新深地科學(xué)與動(dòng)力學(xué)理論；建造天然氣水合物鉆采船；發(fā)展極地資源與環(huán)境調(diào)查監(jiān)測(cè)技術(shù)；自主創(chuàng)新深海鉆探系統(tǒng)與關(guān)鍵技術(shù)；攻克礦產(chǎn)資源和清潔能源綠色利用核心技術(shù)等，這也是鉆探界的重要研發(fā)的方向。

2020年將是一個(gè)重要節(jié)點(diǎn)，人類在5G技術(shù)商用、AI技術(shù)掀起新工業(yè)革命、智能采礦與智慧礦山、新型高效節(jié)能材料等方面取得突破性進(jìn)展，這些“使能技術(shù)”②使能技術(shù)(enabling technology)——使能技術(shù)處于基礎(chǔ)研究和產(chǎn)品研發(fā)之間，屬于應(yīng)用研究的范疇，其使命是通過(guò)使能技術(shù)的創(chuàng)新，來(lái)推動(dòng)創(chuàng)新鏈下游的產(chǎn)品開發(fā)、產(chǎn)業(yè)化等環(huán)節(jié)的實(shí)現(xiàn)。同樣要廣泛應(yīng)用在地質(zhì)勘探產(chǎn)業(yè)上，作為地質(zhì)調(diào)查技術(shù)方法中最接近世界先進(jìn)水平的鉆探工程技術(shù)，應(yīng)該引入新的理念，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新和跨越式發(fā)展。

我國(guó)地質(zhì)鉆探工程事業(yè)經(jīng)過(guò)70年4個(gè)階段的發(fā)展，目前整體技術(shù)水平已處于世界前列。從技術(shù)層面發(fā)展階段上看，我國(guó)地質(zhì)鉆探工程技術(shù)目前已開始進(jìn)入自動(dòng)化階段，尤其是地表鉆探設(shè)備施工作業(yè)正逐步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，孔下自動(dòng)化也在積極研究開發(fā)。期待未來(lái)的10余年后，我國(guó)地質(zhì)鉆探工程的技術(shù)水平能夠達(dá)到這個(gè)目標(biāo)：進(jìn)入智能化鉆探階段。也就是將地面和地下作為一個(gè)有機(jī)的整體，實(shí)現(xiàn)地面和孔下的大閉環(huán)控制，即全自動(dòng)鉆探，結(jié)合遠(yuǎn)程控制，將實(shí)現(xiàn)無(wú)人現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)。

回顧新中國(guó)70年的科技發(fā)展道路，舉國(guó)體制是貫穿其中的制度主線，發(fā)揮了我國(guó)社會(huì)主義制度集中力量辦大事的優(yōu)勢(shì)。建議有關(guān)部門繼續(xù)發(fā)揮政府的作用，加強(qiáng)地質(zhì)科技創(chuàng)新的頂層設(shè)計(jì)?？梢灶A(yù)見，未來(lái)探礦工程科研機(jī)制不斷優(yōu)化，產(chǎn)學(xué)研用深度融合，在深地、大洋等領(lǐng)域，在智能化鉆進(jìn)等方向鉆探技術(shù)將有重要突破和發(fā)展。同時(shí)，在“一帶一路”倡議(框架)下國(guó)際鉆探技術(shù)合作不斷深化，更多的中國(guó)鉆探技術(shù)、產(chǎn)品走向世界。

70年探礦事業(yè)發(fā)展歷程中取得的輝煌成績(jī)是幾代人堅(jiān)持不懈、努力奮斗得來(lái)的。新一代探礦人將不忘初心、繼往開來(lái)，在新形勢(shì)和新條件下再學(xué)習(xí)、再認(rèn)識(shí)、再出發(fā)，繼續(xù)在新技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用上創(chuàng)造出更輝煌的業(yè)績(jī)，共享新時(shí)代美好生活！