工程地质勘察中钻探技术的应用简述

孔 健

辽宁省调兵山市东北煤田地质局101勘探队

工程地质勘察中钻探技术的应用简述

孔 健

辽宁省调兵山市东北煤田地质局101勘探队

随着社会经济的发展与科学技术的进步，我国地质找矿钻探技术得到了创新与发展的机遇，在工程地质勘察中，钻探技术应用变得十分广泛，对于不同的工程地质条件，需要结合实际情况选用具体的钻探方法。对此，本文将对工程地质勘察中常见的钻探技术进行详细探究。

工程地质;勘察;钻探技术

1 工程地质勘察工程的概念和特点

1.1 工程地质勘察工程的概念

工程地质勘察是指通过对于地质情况的勘探、调查、试验从而对于区域内的地质状况充分了解，为工程的施工打下基础。在地质勘察过程中需要对工程的岩土结构和水体分布情况进行详细的分析调查，以便充分了解岩土体的空间分布及变化规律，便于工程建筑施工时采取相应的措施从而确保工程地基的稳定。

1.2 工程地质勘察的特点

工程地质勘察过程中，相关的现场勘察人员需要充分考虑到工程的现场地质条件。不同的工程有不同的勘探要求，一般的民用建筑在勘探布孔时会沿着建筑轮廓线进行布孔，而水坝等大型建筑在布孔时往往会沿着建筑的轴线进行布孔。在钻探时也应当尽量选择相对较为简单的钻探方法与设备。钻探不仅可以了解现场的地质条件和地层岩性，还能帮助勘察人员进行地层的取样与实验。

2 工程地质勘查中钻探技术的要求

在工程建设中，地质勘察工作是确保工程建设能够顺利实施的关键。工程施工建设对于地质钻探技术的要求很高，在具体的钻探施工过程中，需要综合考虑多个方面，比如岩层提取率必须在80%以上，而夹层的采取率必须在60%以上。对于不同岩层，需要采用不同的钻探技术，而且还需要及时调节钻探速度。另外，在水文地质勘察中，为了确保地下水位测试以及水文地质试验能够顺利进行，必须综合考虑水层位置以及水文实验要求确定钻进位置以及钻进方法。

3 工程地质勘探中钻探技术的应用

近年来，随着我国工程地质勘探技术的不断发展与进步，钻探技术也在不断创新，目前在工程地质勘察中越来越多地应用液动潜孔锤钻探技术、反循环钻探技术及绳索取芯技术等。这些技术的应用有效提升了工程地质勘探的勘探效率，下面分别对这三种钻探技术的应用进行介绍。

3.1 液动潜孔锤钻探技术的应用

液动潜孔锤钻探技术是在回转钻探基础上开发的，主要用冲洗液驱动潜孔锤，而当液动潜孔锤受到冲击时，能将能量传送给钻头，钻头即可击破岩石，其中主要的工具是施工现场的泥浆泵。该技术作为回转钻探技术的改进技术，在冲击力及回转力的驱使下大大提升了设备的钻进效率，并且最大限度地降低了钻孔成本。此外，该技术还能充分利用坚硬岩石抗剪强度低的特点，有效解决钻孔质量差和复杂地形的钻探问题。总之，为了更好的推动液动潜孔锤钻探技术的使用，应在延长潜孔锤使用寿命及提升潜孔锤的工作效率方面加强研究和优化。

3.2 反循环钻探技术的应用

反循环钻探技术是一种应用较为广泛的钻探技术，其在实际的应用中根据循环介质的不同又被分为空气反循环钻探技术和水力反循环钻探技术。空气反循环钻探技术在钻探过程中以空气作为介质来进行钻探，在钻探过程中通过双臂钻杆外管来实现对于压缩空气的传输，将其输送到孔底，压缩空气在膨胀后产生较大的冲击力，驱动孔底的孔锤对岩石进行冲击，而后钻杆又将空气和岩屑带回地面，实现对岩屑的检测化验，具体原理如图2所示。水力反循环钻探技术是以泥浆或水作为介质进行转孔的，在转孔时将水送至孔底驱动钻头，在钻头的作用下获得岩层，而后在钻杆的作用下转头内的岩芯带回地面，实现样品的钻探采集。这两种钻探方式各有优点。空气反循环钻探技术在一些较为干旱、缺水的地区应用较为广泛，其在钻探过程中消耗的劳动力较小，钻探成本较低，但其获得的岩屑样本的代表性不强，不能够准确反映地层的实际情况。水力反循环钻探技术能够较好地反映地层的结构情况，但其在钻探过程中存在消耗大量的水资源、钻孔速度较慢、所需时间长的缺点。

3.3 绳索取芯技术的应用

绳索取芯技术在钻探过程中最为显著的一个特点是不需要使用钻杆进行钻探，只有在钻头出现故障时才使用钻杆。绳索取芯技术在钻孔过程中最为重要的工具是打捞工具和岩芯管，在钻探过程中其钻孔时间短，钻孔方便快捷。此外，绳索取芯技术在钻孔时需要的钻孔深度较低，因此能够较好地保证获取岩芯的质量。由于该技术无需经常使用钻杆，升降的频率较小，因此人工劳动强度较低。目前绳索取芯技术在我国很多地区都有着广泛的应用。

3.4 钻探技术的实际应用

3.4.1 受控定向及岩心定向钻探技术。这两种技术方式都是找矿钻探的有效技术，尤其是在对深部位置进行找矿时，借助受控定向钻探方法非常有效。它可以按照方位向深部挖掘资源，提高钻孔设计数据的准确性，并实现钻矿、测量和调试工作的同步进行。

3.4.2 关键技术分析。综合利用钻柱和钻杆是做好深部钻探的主要模式，两者的平衡使用可以保证钻杆的平衡性。与此同时，在钻探技术的利用过程中还可以对钻柱实施润滑，增加钻杆的厚度，防止出现坍塌现象。

3.4.3 钻探技术的质量控制。在进行深部钻探工作时有两个关键的技术指标：孔斜、采取率。对于孔斜，要对其倾斜度加以控制，当钻进深度达到50m时，也要对钻孔的方位角和定角加以测量。通常情况下，完整岩层采取率应当高于80%，对于破碎岩层的采取率也要大于65%。要结合实际情况采取相应措施提高采取率。

结束语

总之，随着社会经济的迅速发展及改革开放政策的实施，我国对矿产资源的需求量不断增多，传统的找矿钻探技术只能基于表层地面进行勘探，无法对深部矿产进行开采，不利于资源质量的保证。对此，我国地质找矿工作必须对钻探技术进行分析，与找矿工作的实际相结合，不断研发新的技术。为了实现找矿的深入开采，还要强化钻探装备研究，走自主研究和创新的道路，更好地作用于钻探，提高找矿工作的效率和水平，做好资源的开采与利用。

[1]冉恒谦，张金昌，谢文卫，等.地质钻探技术与应用研究[J].地质学报，2015(11)：1806-1822.

[2]张佳文，张林霞.我国深部矿产勘查现状与钻探技术进步[J].探矿工程(岩土钻掘工程)，2016(21)：7-11.