肖國(guó)強(qiáng)

(吉林省核工業(yè)地質(zhì)工程局 吉林長(zhǎng)春 130062)

現(xiàn)如今，在我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)不斷發(fā)展的利好背景下，各行業(yè)領(lǐng)域?qū)τ诘V產(chǎn)資源的需求與日俱增，為創(chuàng)造更加可觀(guān)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，地質(zhì)勘查單位對(duì)礦產(chǎn)資源的開(kāi)采正在呈逐漸上升的趨勢(shì)，一方面使地質(zhì)表面的礦采資源逐漸開(kāi)發(fā)殆盡，另一方面地質(zhì)結(jié)構(gòu)也因此遭到了破壞，十分不利于企業(yè)的發(fā)展。因此，地質(zhì)找礦鉆探成為了社會(huì)各界熱議的話(huà)題之一。但是，由于地質(zhì)找礦鉆探環(huán)境復(fù)雜、地質(zhì)地形條件多變，如果僅僅采取傳統(tǒng)的開(kāi)采方式和技術(shù)不僅很難了解地質(zhì)深層中礦產(chǎn)資源的儲(chǔ)備量，還有可能給企業(yè)造成無(wú)法挽回的經(jīng)濟(jì)損失。

1 小孔徑固體巖芯鉆探孔技術(shù)相關(guān)概述

小孔徑固體巖芯鉆探孔技術(shù)是地質(zhì)勘查單位中經(jīng)常運(yùn)用的一種技術(shù)，在實(shí)際的地質(zhì)找礦鉆探作業(yè)中，先通過(guò)使用鉆頭鉆進(jìn)獲得地質(zhì)樣品，再根據(jù)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員對(duì)地質(zhì)樣品的試驗(yàn)與分析，為下一工序的開(kāi)展提供準(zhǔn)確與可靠的數(shù)據(jù)信息。通常情況下，地質(zhì)找礦鉆探作業(yè)中的鉆頭和鉆具為圓筒形，主要對(duì)目標(biāo)范圍內(nèi)的巖石區(qū)和環(huán)裝破碎帶掘進(jìn)，并在柱狀巖心埋設(shè)于孔底部中間，借助取出孔內(nèi)的巖心，這樣就可以更準(zhǔn)確地了解區(qū)域內(nèi)實(shí)際礦產(chǎn)資源的分布情況。盡管我國(guó)的地質(zhì)找礦鉆探工程中的小孔徑固體巖芯鉆探孔技術(shù)正處于如火如荼的發(fā)展?fàn)顟B(tài)，但與西方發(fā)達(dá)國(guó)家相比，依然存在著很長(zhǎng)的一段距離，因?yàn)樾】讖焦腆w巖芯鉆探孔技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中有一部分零件依然以進(jìn)口為主，這無(wú)疑給地質(zhì)找礦鉆探行業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了重重困難，增加了鉆探的成本。此外，在地質(zhì)找礦鉆探工程的應(yīng)用中，盡管專(zhuān)業(yè)人員借鑒了國(guó)外先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合項(xiàng)目的實(shí)際情況優(yōu)化和完善著小孔徑固體巖芯鉆探孔技術(shù)，但是效果并不是特別的理想，引進(jìn)的方法也無(wú)法得到推廣和應(yīng)用[1]。從另一個(gè)角度來(lái)看，小孔徑固體巖芯鉆探孔技術(shù)的應(yīng)用，既需要相關(guān)人員掌握和具備相應(yīng)的知識(shí)和技能，也對(duì)自身的業(yè)務(wù)素質(zhì)提出了更高的要求。唯有如此，才能不斷提升地質(zhì)找礦鉆探的質(zhì)量和效率。

地質(zhì)找礦鉆探工程中的小孔徑固體巖芯鉆探孔技術(shù)主要包括合金、金剛石、鉆粒等的眾多鉆探技術(shù)，而在實(shí)際的地質(zhì)狀況鉆探作業(yè)中，無(wú)論運(yùn)用哪一種鉆探技術(shù)，都離不開(kāi)液壓沖擊器中的沖擊波完成回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)。同時(shí)，在鉆進(jìn)過(guò)程中，還可以根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況合理運(yùn)用金剛石與金鉆進(jìn)技術(shù)，這樣才能為地質(zhì)找礦鉆探質(zhì)量和效率的提升奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2 小孔徑固體巖芯鉆探孔技術(shù)的特點(diǎn)

2.1 可有效減少鉆探損失

小孔徑固體巖芯鉆探孔技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)于地質(zhì)找礦鉆探工程來(lái)說(shuō)其意義是不言而喻的，也是地質(zhì)勘查單位必須依靠的主要技術(shù)手段。地質(zhì)找礦鉆探主要面臨的威脅和問(wèn)題是巖石和巖層的不確定性，比如巖石與巖層的特性、完整程度和地下水情況。而小孔徑固體巖芯鉆探孔技術(shù)的應(yīng)用能夠根據(jù)巖石與巖層的研磨性、可鉆性以及巖層的不確定性幫助地質(zhì)勘查單位制訂切實(shí)可行的施工方案，以此達(dá)到最佳的鉆探質(zhì)量和效果。小孔徑固體巖芯鉆探孔技術(shù)可以直接從地層深部獲得實(shí)物樣品，可以將鉆探的損失降低至最小的范圍內(nèi)。

2.2 可有效降低鉆探難度

2.3 靈活解決鉆探問(wèn)題

地質(zhì)找礦鉆探的難度是可想而知的，其對(duì)技術(shù)人員的理論知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)都有著較高的要求。隨著鉆探深度的不斷增加，具體作業(yè)中存在的未知問(wèn)題也會(huì)越來(lái)越多，特別是在遭遇破碎帶、硬巖鉆進(jìn)以及鉆孔彎曲等問(wèn)題時(shí)，更要及時(shí)制訂科學(xué)方案，根據(jù)小孔徑固體巖芯鉆探孔技術(shù)成功解決遇到的各類(lèi)難題[2]。

2.4 提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)

小孔徑固體巖芯鉆探孔技術(shù)相比于傳統(tǒng)的巖芯鉆探技術(shù)來(lái)講，還具有難度大、成本高以及周期長(zhǎng)等特點(diǎn)，這就需要相關(guān)人員要能摒棄安于現(xiàn)狀、不思進(jìn)取的思想，樹(shù)立與時(shí)俱進(jìn)的意識(shí)與觀(guān)念，更進(jìn)一步促進(jìn)整個(gè)行業(yè)的發(fā)展，使自己可以在激烈的市場(chǎng)環(huán)境中占據(jù)一席之地。

3 小孔徑固體巖芯鉆探孔技術(shù)的設(shè)備及應(yīng)用要領(lǐng)

3.1 設(shè)備

3.1.1 鉆探設(shè)備

地質(zhì)找礦鉆探工程不同巖層的特性具有很大的差異性，在具體的鉆探中也會(huì)受到各種因素的影響和制約，且存在著各種各樣的技術(shù)難題，對(duì)鉆孔的質(zhì)量帶來(lái)較大的負(fù)面影響，施工人員在使用鉆探設(shè)備時(shí)，需要做好以下幾個(gè)方面的工作。

（1）老礦區(qū)周邊和底部的地質(zhì)鉆探找礦工作中，需要委派專(zhuān)業(yè)人員仔細(xì)查看和分析區(qū)域內(nèi)礦產(chǎn)資源的密度、巖石松動(dòng)等的情況。如果鉆探人員在實(shí)際的工作中不具備較高的技術(shù)，其中可能發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)及安全隱患就會(huì)在所難免，不僅不會(huì)推進(jìn)地質(zhì)找礦鉆探工作的順利進(jìn)行，還會(huì)產(chǎn)生新的問(wèn)題。

（2）小孔徑固體巖芯鉆探孔技術(shù)在地質(zhì)找礦鉆探中的應(yīng)用，需要引起相關(guān)人員的高度重視，這對(duì)于鉆探的成功與否將會(huì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

宣禮塔基礎(chǔ)部分從上至下土層分別為：回填沉積(DR)、淤泥沉積(DL)、沙沉積(DS)、鈣質(zhì)砂層(GC)、泥灰?guī)r和透鏡狀黏土(ML)、沖擊沉積(DA)及含砂泥灰?guī)r(MS)，總計(jì)七層。

（3）小孔徑固體巖芯鉆探孔技術(shù)對(duì)于地質(zhì)找礦鉆探的效率和質(zhì)量發(fā)揮著重要的影響。因此，鉆探人員在選擇設(shè)備的時(shí)候應(yīng)當(dāng)結(jié)合項(xiàng)目的實(shí)際情況進(jìn)行選擇。比如：鉆探人員在深度為5 m 以上的地質(zhì)找礦作業(yè)中，就需要根據(jù)實(shí)際情況科學(xué)合理地選擇設(shè)備（見(jiàn)圖1），確保鉆機(jī)具有高性能，順利推進(jìn)項(xiàng)目進(jìn)度，減少問(wèn)題的產(chǎn)生。

圖1 小孔徑固體巖芯鉆探孔機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

3.1.2 除砂設(shè)備

地質(zhì)鉆探找礦需要做好充分的前期準(zhǔn)備工作，需要鉆探人員能夠根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況，合理使用除砂設(shè)備，在使用前進(jìn)行仔細(xì)的檢查，保證設(shè)備在使用過(guò)程中始終處于良好的工作狀態(tài)。同時(shí)，還要能定期檢查孔內(nèi)的地質(zhì)情況，在明確鉆探作業(yè)符合要求的基礎(chǔ)上實(shí)施相應(yīng)的鉆探作業(yè)，特別是小孔徑固體巖芯鉆探孔技術(shù)的應(yīng)用中，要對(duì)鉆孔規(guī)定的要求做到了然于胸，要嚴(yán)格控制鉆進(jìn)速度，使鉆進(jìn)設(shè)備處于垂直狀態(tài)，保證鉆進(jìn)過(guò)程不會(huì)出現(xiàn)傾斜和彎曲等的現(xiàn)象。

3.2 應(yīng)用要領(lǐng)

3.2.1 合理編制施工方案

地質(zhì)找礦鉆探可以獲得可觀(guān)的經(jīng)濟(jì)效益社會(huì)效益，相應(yīng)的更需要投入大量的人力、物力、財(cái)力資源，這就對(duì)鉆探人員的業(yè)務(wù)能力和技術(shù)水平提出了更高的要求。（1）要求所有參與地質(zhì)找礦鉆探的工作人員都能抱有認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，保證所鉆的每一孔都可以滿(mǎn)足相關(guān)的規(guī)范和要求，保證鉆探質(zhì)量。（2）要求地質(zhì)勘察單位能夠根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況編制施工方案，因?yàn)樵阢@探作業(yè)中會(huì)受到不同因素的影響和制約，需要鉆探人員對(duì)其中的影響因素進(jìn)行合理的分析，降低各種因素對(duì)地鉆探質(zhì)量造成的影響，全面提升鉆孔的效率和質(zhì)量[3]。

3.2.2 保證孔內(nèi)干凈整潔

（1）由于巖石的完整性也會(huì)或多或少地受到鉆探的影響，在配置沖洗液時(shí)需要相關(guān)人員能夠根據(jù)巖石的分布情況，合理配置沖洗液比例，鉆探過(guò)程中要不斷沖孔，確?？變?nèi)干凈整潔無(wú)雜質(zhì)。（2）分別對(duì)每個(gè)回次進(jìn)行稱(chēng)重，通過(guò)完善的措施，預(yù)防鉆頭燒毀。（3）孔內(nèi)掛壁作業(yè)，要能合理選擇掛壁所需材料，確保材料質(zhì)量和使用性能。（4）灌注作業(yè)中，要及時(shí)提取鉆具，確保鉆桿底部與地面之間的距離控制在5 cm 之內(nèi)。（5）地質(zhì)鉆探找礦會(huì)造成摩擦力的增加，使鉆頭與孔底出現(xiàn)分離狀態(tài)，應(yīng)當(dāng)防止由于扭矩較大而導(dǎo)致鉆桿出現(xiàn)折斷問(wèn)題。（6）相關(guān)人員在具體的鉆探作業(yè)中，需要合理使用鉆具，避免鉆具產(chǎn)生疲勞，為后續(xù)作業(yè)的開(kāi)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

4 小孔徑固體巖芯鉆探孔技術(shù)分析

小孔徑固體巖芯鉆探孔技術(shù)的應(yīng)用，需要對(duì)地質(zhì)條件、測(cè)量工具以及探礦要求進(jìn)行對(duì)比和糾正，確定影響鉆探的影響因素，制訂詳盡的計(jì)劃后再實(shí)施鉆探作業(yè)。小孔徑鉆探巖層、礦芯采取率具有很高的要求，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（1）地質(zhì)鉆探找礦應(yīng)用的小孔徑固體巖芯鉆探孔技術(shù)需要保證礦石既有結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和完整，避免出現(xiàn)礦芯粉碎、貧化等的問(wèn)題。（2）小孔徑固體巖芯鉆探孔技術(shù)因保證相應(yīng)梁的礦石采取率，通常情況下是巖芯分層采取率應(yīng)大于65%，對(duì)礦化帶、礦層采取率應(yīng)大于80%，對(duì)不能達(dá)到目標(biāo)的采取率應(yīng)立即查明原因，及時(shí)采取針對(duì)性的措施予以解決[4]。（3）小孔徑固體巖芯鉆探孔技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中應(yīng)委派專(zhuān)業(yè)人員測(cè)量和記錄每一次殘留巖芯的長(zhǎng)度，保證在最終的鉆探工作中可以提取足夠的巖芯。（4）在經(jīng)過(guò)反復(fù)鉆探的基礎(chǔ)上，應(yīng)對(duì)鉆探取得的巖、礦芯進(jìn)行及時(shí)清洗，并按照鉆探的次序和順序裝箱。以上流程和步驟對(duì)于地質(zhì)找礦鉆探工程來(lái)說(shuō)是必不可少的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，必須加以規(guī)范。只有這樣，才能保證順利地完成各項(xiàng)鉆探任務(wù)，進(jìn)而為施工企業(yè)帶來(lái)可觀(guān)的經(jīng)濟(jì)效益和寶貴的鉆探經(jīng)驗(yàn)。（5）及時(shí)了解和掌握孔內(nèi)的實(shí)際情況，一旦深孔內(nèi)部出現(xiàn)了問(wèn)題，應(yīng)立即對(duì)問(wèn)題產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，并進(jìn)行解決，這樣也可以為下一步工作的順利開(kāi)展夯實(shí)基礎(chǔ)。（6）充分了解深孔內(nèi)部鉆頭實(shí)際情況，在具體的鉆探作業(yè)中，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)鉆具被折斷的問(wèn)題，此時(shí)就應(yīng)當(dāng)對(duì)鉆具的實(shí)際情況進(jìn)行詳細(xì)的分析，使用相關(guān)設(shè)備深入鉆孔內(nèi)部掌握鉆頭所在的位置，在此基礎(chǔ)上以鉆頭的斷面、形狀和長(zhǎng)度為主要理論依據(jù)，合理判斷深孔內(nèi)實(shí)際情況，找出事故產(chǎn)生的原因，對(duì)事故可能產(chǎn)生的惡劣性進(jìn)行合理分析，采取針對(duì)性的措施予以解決。

5 存在的安全問(wèn)題及對(duì)策

5.1 存在的問(wèn)題

地質(zhì)找礦鉆探作業(yè)中，有著豐富的巖石種類(lèi)，巖層厚度不盡相同，對(duì)強(qiáng)風(fēng)化帶、黏土層或者是破碎帶的地質(zhì)找礦鉆探中，由于十分容易發(fā)生縮徑安全事故，這就對(duì)設(shè)備和人員都會(huì)帶來(lái)了嚴(yán)重的威脅，增加安全事故發(fā)生概率，導(dǎo)致整個(gè)鉆探作業(yè)報(bào)廢。筆者根據(jù)多年的鉆探經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)得出縮徑事故具有鮮明的特點(diǎn)，通常發(fā)生在破碎帶、強(qiáng)風(fēng)化帶、黏土層中，且這些區(qū)域中分布著大量的蒙脫石，蒙脫石具有敏感性的特點(diǎn)，在遭遇人為破壞的情況下就會(huì)發(fā)生膨脹現(xiàn)象，造成井壁產(chǎn)生應(yīng)力，一旦該應(yīng)力超過(guò)了井壁承受的極限時(shí)，就會(huì)對(duì)井壁造成一定的損壞，這就是鉆孔縮徑問(wèn)題產(chǎn)生的主要原因。同時(shí)，鉆孔縮徑事故的產(chǎn)生還會(huì)受到地層的影響，鉆探技術(shù)人員如果未能針對(duì)繁雜的地質(zhì)問(wèn)題采取科學(xué)合理的應(yīng)對(duì)措施，就會(huì)阻礙鉆探作業(yè)的順利開(kāi)展。此外，鉆孔縮徑發(fā)生概率較高，對(duì)于整個(gè)鉆探作業(yè)進(jìn)度會(huì)產(chǎn)生直接影響，并在一定程度上增加鉆進(jìn)成本。

5.2 解決對(duì)策

地質(zhì)找礦鉆探作業(yè)中，在鉆探之前需要做好充足的準(zhǔn)備工作，合理預(yù)測(cè)試件操作中可能會(huì)發(fā)生隱患，仔細(xì)分析事故發(fā)生概率，制定有效的措施來(lái)解決鉆孔縮徑問(wèn)題，明確問(wèn)題產(chǎn)生的位置。

（1）詳細(xì)了解和掌握鉆孔縮徑層，結(jié)合項(xiàng)目的實(shí)際情況對(duì)問(wèn)題產(chǎn)生的原因進(jìn)行客觀(guān)的研究和分析，通過(guò)相應(yīng)的措施進(jìn)行解決。

（2）準(zhǔn)確了解鉆探具體情況，了解鉆機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)和鉆孔內(nèi)部實(shí)際情況，一旦察覺(jué)異常問(wèn)題立即關(guān)閉鉆機(jī)，暫停開(kāi)展各項(xiàng)工作，分析異常問(wèn)題產(chǎn)生的原因，并及時(shí)做好處理工作。

（3）合理配置泥漿，泥漿配置質(zhì)量對(duì)于整個(gè)地質(zhì)找礦鉆探工作的順利開(kāi)展發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，需要結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況調(diào)整泥漿密度、pH 值以及粘度等，必要的情況下還可以適當(dāng)?shù)厥褂迷稣辰凳畡饺肽酀{中，控制其失水量，增加泥漿粘度[5]。

（4）嚴(yán)格控制泥漿深入深度，避免泥漿出現(xiàn)的水化問(wèn)題對(duì)地質(zhì)地層造成的影響和破壞，嚴(yán)格控制泥漿水化比，將一定比例的泥漿水化比沖洗液倒入泥漿中，保證泥漿礦化程度，關(guān)系地層滲水情況，保證泥漿在鉆孔內(nèi)可以保持良好的流動(dòng)性。

（5）合理控制泥漿粘度，在確保項(xiàng)目質(zhì)量的同時(shí)還要合理控制鉆具的升降速度，嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求進(jìn)行操作，降低井內(nèi)壓力，如果鉆探作業(yè)中鉆頭遇到了阻力，可以采取掃孔措施，減少和降低縮徑概率。

（6）做好深孔事故處理，在實(shí)際的鉆探過(guò)程中，如果鉆具出現(xiàn)了折斷現(xiàn)象，需要合理分析原因，明確鉆具鉆頭的形狀、鉆具數(shù)量等情況，條件允許的情況下可采取打印法，連接套管和異徑接頭，在鉆孔內(nèi)灌滿(mǎn)瀝青，做成打印機(jī)，根據(jù)孔內(nèi)實(shí)際情況，制定相應(yīng)的處理措施，進(jìn)行打撈作業(yè)。

（7）鉆探作業(yè)中出現(xiàn)的安全事故，需要相關(guān)人員進(jìn)行綜合的考慮和研究，了解事故產(chǎn)生的原因和嚴(yán)重程度，及時(shí)采取針對(duì)性的措施予以解決。

（8）地質(zhì)找礦鉆探工程開(kāi)始之前，要詳細(xì)編寫(xiě)技術(shù)方案，確保技術(shù)方案的針對(duì)性和權(quán)威性，進(jìn)行技術(shù)研討會(huì)，要求所有參與項(xiàng)目的人員均能全部到場(chǎng)，企業(yè)管理者要聽(tīng)取技術(shù)人員提出的意見(jiàn)和建議。

（9）選擇經(jīng)驗(yàn)豐富和責(zé)任心強(qiáng)的員工，明確崗位責(zé)任，給每一位技術(shù)與非技術(shù)人員分配具體的任務(wù)，特別對(duì)工作積極主動(dòng)的員工要進(jìn)行相應(yīng)的物質(zhì)或者精神獎(jiǎng)勵(lì)，促使其可以為地質(zhì)行業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)自己的綿薄之力[6]。

6 地質(zhì)找礦鉆探帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益

豐富的地質(zhì)礦產(chǎn)資源代表著良好的經(jīng)濟(jì)效益，而創(chuàng)造可觀(guān)的經(jīng)濟(jì)效益是地質(zhì)行業(yè)的根本目的。但是，隨著地表礦層的不斷減少，地層深部找礦鉆探成為了地質(zhì)單位探勘的目標(biāo)。雖然礦產(chǎn)深度的增加會(huì)加劇開(kāi)采的難度，但小孔徑固體巖芯鉆探孔技術(shù)的不斷優(yōu)化和完善有效克服了開(kāi)采深層礦產(chǎn)的難度，使地質(zhì)狀況開(kāi)采至了地表的深層，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。地質(zhì)找礦需要大量的技術(shù)人員為支撐，也在一定程度上提升了礦產(chǎn)的生產(chǎn)能力，增加了經(jīng)濟(jì)效益。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)：在全國(guó)一年完成的35萬(wàn)m～60萬(wàn)m地質(zhì)找礦鉆探中，可創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益大約為3億～4億元。

7 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，小孔徑固體巖芯鉆探孔技術(shù)地質(zhì)找礦鉆探工程中的應(yīng)用是必然的發(fā)展趨勢(shì)，上文通過(guò)對(duì)小孔徑固體巖芯鉆探孔技術(shù)分析，得出了小孔徑固體巖芯鉆探孔技術(shù)是地質(zhì)勘查單位找礦鉆探工程中的重要組成部分，也是保證地質(zhì)礦產(chǎn)資源得到合理開(kāi)采的重要手段之一，通過(guò)該技術(shù)的應(yīng)用，不僅可以提升整個(gè)礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)效率，同時(shí)還可以對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)起到一定的保護(hù)作用，減少和降低地質(zhì)災(zāi)害和安全事故的發(fā)生概率，促進(jìn)行業(yè)的健康與可持續(xù)發(fā)展。