谈地质资源勘查工程中的钻探技术

陈 城

(天津市瑞勘工程勘察有限公司，天津 300350)



谈地质资源勘查工程中的钻探技术

陈 城

(天津市瑞勘工程勘察有限公司，天津 300350)

介绍了我国地质勘察工程的概念、特点与使用条件，从液动潜孔锤技术、组合钻探工艺、反循环钻探技术等方面，阐述了目前地质勘察中常用的钻探技术及特性，为钻探技术的选择提供参考。

地质勘察，钻探技术，绳索取心技术，组合钻探工艺

0 引言

我国幅员辽阔，并且蕴含着丰富的矿产资源，但是受我国经济发展的限制和影响，致使我国的钻探技术和一些发达国家比较起来还有非常大的距离。随着我国各方面技术和水平的不断进步和提升，一些产业对矿产的需求量在不断增加，这在很大程度上促进我国钻探技术的发展水平，其具体表现在装备、工艺技术等多方面，在多个领域都有所涉及，并且我国地质勘察事业发展良好大家有目共睹，这也是促进我国钻探技术水平不断提升的重要因素。

1 我国地质勘察工程的概念、特点及使用条件

1.1 我国地质勘察工程的概念

工程勘察有自己的定义，具体是指在测绘、调查以及试验、勘察等手段和方式的协助下，获得和工程建设相关的水体、土体和岩体的力学参数，与此同时变化规律等信息都能得到，并在这些工作的基础上论证、评价以及检验建筑的适宜性、场地稳定性和环境演化性，除此之外，还可以提出一些关于施工原则和资料的建议。地质工程钻探作为非常重要的勘探方法，既是确保勘察资料准确的基础，又是测试孔内原位和岩土样品采取的一个非常重要的辅助手段，特别是对岩溶、砂土以及碎石土等一些复杂的地层更是发挥着非常大的作用。如果在实际工作中运用的是不合格的钻探技术，那么在揭露地层结构时的准确性就不能得到很好的保证，而且根本就不会获得力学参数，再严重一点直接会出现虚假的勘察报告这种问题，会对工程建设的质量造成直接性影响，而且还会出现不必要的安全隐患。

1.2 我国地质勘察工程的特点和使用条件

第一，在实际布置勘探工程钻孔工序时，工作人员万不可仅仅将自然地质情况考虑在内，我们还要将工程的特点和类型全部考虑进去。以人们常见的民用建筑和工业建筑为例，要按照建筑的轮廓线开展布孔，而且水坝还要顺着坝的轴线进行布孔等等；第二，在地质勘察工程中，钻孔的用途非常多，比如，通过一个小小的钻孔，水文地质条件、地质结构和地层岩性等都是可以查明的，除了所提到的这些我们还可以做各种长期的观测、取样以及试验等；第三，按照通常情况分析，绝大多数的钻进深度都在十余米左右不会太深，但是要除去大型水利工程、控测深岩浆以及需要深埋的隧道等，因此，我们日常工作中常用的方法是轻便钻机和简易钻探法。另外，有一部分试验时和钻进来是同步进行的，所以整个进尺的速度是比较慢的；第四，对于钻进方法和钻孔结构中的编录、观测等方面，我们都有许多特殊性的要求。

2 我国地质资源勘查工程中的钻探技术分析

2.1 液动潜孔锤技术

该钻探技术不只是在我国的应用和研究前景良好，在世界范围内都名列前茅。具体来讲，该项技术是在回转钻探的基础上建立起来的，工作流程是冲洗液驱动液动潜孔锤，采用这样的方式可以保证其在受到冲击时能够将所受到的能量顺利传递给钻头，进而成功完成破岩的动作。除此之外，冲洗液是运用现场的泥浆泵配送的，而且会在钻头的深入浅出中产生有节奏的冲击负荷。液动潜孔锤技术在一些脆性大，岩层坚硬的地质中适用最为广泛。因此，对液压泥浆的要求是粘稠度低、含砂量少而且润滑性也要好。液动潜孔锤技术作为常规回转钻探的一个改进结果，通过回转力和冲击力的双重作用，对高硬岩钻进的效率会有很大程度上的提升，进而就为我们降低了打孔成本。另外，这项技术还可以利用坚硬岩石抗剪度低和脆性大的显著特点，所以一些钻孔质量差、钻探复杂地形的难度比较大的情况都可以通过这项技术得到全面解决。对于小口径岩心的钻探现在也有自己新的发展方向，正在逐步向水下爆破，锚固施工及水文水井等一些领域发展，但是这项技术在日常工作中有许多自己的弊病，比如在高强度的工作环境中，工作人员要采取各种方式增强潜孔锤的工作性能和使用寿命，在金属矿山、石油、地质以及化工等多个领域都非常常见。

2.2 组合钻探工艺

组合钻探工艺顾名思义是将多种钻探技术组合在一起的一种工艺技术，具体是将绳索取心技术、反循环取样、取心技术的优点综合在一起形成的一种钻探工艺，所以其优势特点是非常明显的：该项技术可以根据地质的钻探要求和地层的实际情况提升钻探的效率，可以很好地降低额外劳动以及成本。

2.3 反循环钻探技术

反循环钻探技术本身也有自己的分类，区分点在重要因素循环介质的不同，以此为依据分为水力反循环技术和空气反循环技术。前者的循环介质是水或者是泥浆，两者的循环方式没有大的差异，都是使用钻杆作为介质传送到孔底，在这个过程中在取心钻头的协助下能够获得柱状岩心，并且还可以将这些岩心带到地面上。这项钻探技术具有的优势特点是我们最终所获得的岩块是很完整的，取心质量高，而且还能非常有效地减轻我们的劳动强度，特别值得指出的是可以合理利用时间并对岩层做出准确的判断。但是此技术的缺陷就在于它和空气反循环钻探技术相比较起来，无论是钻进的速度还是效率都比较低，并且还比较耗费能量。通过空气反循环钻探技术的名称我们也可以看到此项技术的循环介质是压缩空气，在双臂钻杆外管的推动下压缩的空气会输送到钻孔底，然后在空气剧烈膨胀作用下出现冲击力，孔蒂潜孔锤随之被驱动起来，让其顺利作用在岩石上。工作人员需要将这些作为钻探取样样本并对岩屑展开相关的化验。该技术可以非常好地提升钻探效果，并且还具有劳动强度和成本都很低的优势特点，更为重要的是它还可以及时的判断出岩层的变化。但是此种方法有缺陷：它是用岩屑作为确定岩样的标准的，这是不符合我们的常规情理的，因为这些标准不可以如实反映地层结构中所呈现出来的缺陷。反循环钻探技术的适用范围比较广，在地质勘察的取样工程、复杂地层锚固施工和注浆中都可以使用该项技术，进而可以顺利成孔。

2.4 绳索取心技术

绳索取心技术不需要以钻杆为工具就可以将岩心取出来，在这项技术中，我们只需要在钻头出现问题需要更换时才能使用到钻杆。绳索取心技术核心部分在于岩矿心灌满岩心管或者是堵塞时帮助我们打捞的工具，之后还可以将钻杆中的岩矿心取出来，这样一来就不用再提升钻杆柱了。正是因为这项技术具备这么多的优势，所以其使用范围也是比较广的，可以说在钻探坑道、钻探固体矿产、钻探工程地热以及钻探工程地质等各个专业领域都能应用到。其优点具体为此技术钻进深度比较低，所以取心的质量处于比较低的水平，并且还能有效提高钻进效率，钻具升降时所用到的辅助时间也可以大量节省。假如在操作的过程中出现了阻塞的情况，也可以在第一时间进行打捞，有效避免或者是降低了矿心和钻杆工具之间相互磨损的情况，取心的效率便可以得到全面提高。另外，使用该种技术还可以有效降低升降频次，进而钻头的使用寿命就可以得到增加，工作人员的劳动强度可以大大降低，有效避免出现经常提升钻杆的情况。

3 钻探技术在地质勘察领域中的全面应用

在地质勘察中，钻探技术的运用很广泛，许多地质勘察阶段都能用得到，但是不同的钻探方法本身有自己显著的优缺点，各种方法所受自然条件的影响也会有所差异，在钻进深度和钻孔目的上有着综合的要求，对钻进方法和结构等方面也有特殊性要求，钻进方法也有很大差异，通过各种各样的方式确保岩心获取效率，地下水文勘察中要确保钻孔结构含水层位置和相关的要求，并且土层的钻进是要以干钻为主，尽可能地缩短钻程。在地质钻探过程中，工作人员要选择好取土器和取土的方法，通常而言，取土主要包括压入法、击入法等等，按照不同取土方法选择合适的钻探方法，相关工作人员要注意在工程地质勘察中钻探技术不只是要选择好钻探的方法、取土器以及取土方法，还要注意到钻孔的类型。

4 结语

地质钻探技术作为一项非常繁琐的工艺，所涉及到的领域非常广泛，所以在实际工作中，工作人员要以地质勘察工程的不同为依据，选择具体的钻探技术。在实际工作中，受多种因素的影响，我们难免会遇到资源开采比较紧张的情况，有关工作人员应该以积极的态度对地质钻探技术展开全方位的研究，而且随着现代社会的不断发展，对相关人员的专业要求也越来越高，所以相关人员应该多学习钻探技术知识，为我国钻探技术水平的全面提升付出行动。

[1] 高富丽，刘跃进，张 伟.我国地质钻探技术装备现状分析及发展建议[J].探矿工程(岩土钻掘工程)，2009(1)：79-80.

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[3] 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，2011(11)：127-128.

On drilling technique of survey project for geological resources

Chen Cheng

(TianjinRuikanEngineeringSurveyCo.,Ltd,Tianjin300350,China)

The paper introduces the concept, features and utility features of the geological survey in China, and illustrates the common drilling techniques and features of the current geological survey from the down-the-hole hammer, combined drilling craft, and reverse circulation drilling techniques, so as to provide some reference for the selection of drilling techniques.

geological survey, drilling technique, rope coring technique, combined drilling craft

1009-6825(2017)13-0077-02

2017-02-20

陈 城(1987- )，男，助理工程师

P624

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