不同钻进方法对矿山工程地质勘察质量的影响

（三亚水文地质工程地质勘察院，海南 三亚 572000）

工程地质勘察的主要手段就是勘探和取样，其成果便是进行矿山工程地质评价和岩土工程设计的基础材料，因此勘探和取样质量的好坏决定着整个勘察工程的质量。国家颁发的2012年第87号文件明确了在矿山工程勘察中勘探和取样的标准以及质量要求，为勘探和取样工作方案的确定和成果的检查树立了标准和依据[1]。

文章对多种钻进方法进行了介绍和分析，冲击法和回转法是两种最常见的钻进方法，这两种方法的特点和本质不同，工作质量不同，对矿山工程地质勘察质量的影响也不尽相同。

1 矿山工程钻进方法的分类

在矿山工程地质勘察中，钻进是最广泛的手段，能够精准的根据岩心进行岩土层鉴定并取样，根据岩土类别、可钻性以及钻进技术等合理选择钻进方法和钻进工艺，在选择时要充分考虑以下原则：钻进方法要适应钻探地层的特点；要保证鉴别地层的精度，充分了解地下水；要避免扰动取样段；要满足原位测试的要求[2]。下面表1则是矿山工程方法评价标准。

1.1 回转钻进

回转钻进是利用钻具回转使钻头的研磨材料打磨岩土使其破碎的过程，可分为孔底全面钻进和环状钻进。利用回转钻进既可以减少对地层的扰动，还能保证地层鉴别和取样的精确，对于采取岩芯的工程适合采用回转钻进。

1.2 冲击钻进

冲击钻进则是利用钻具的重力和下冲力使钻头冲击孔底使岩石破碎，对于不采取岩芯的工程适用这种方法。冲击钻进可根据使用的工具不同分为两类：钻杆冲击钻进和钢绳冲击钻进，其中后者较为普遍。对于矿山硬层一般使用孔底全面冲击钻进，对于土层则是采用圆筒钻头借助冲击力来切削土层钻进。

表1 矿山工程方法评价指标

目前最常用的钻进方式就是冲击和回转，回转钻进法对地层的扰动较小，能够满足工程质量的要求，冲击钻进技术不使用泥浆和钻杆，劳动强度小，一直被不重视工程质量的单位采用。

2 不同钻进方法对矿山工程地质勘察质量的影响

2.1 对矿山饱和沙土勘察质量的影响

对于矿山饱和沙土勘察而言，除了需要鉴定地层，更重要的是在孔内做标准贯入和采取砂样。对于砂层勘察若采用的钻进方法不适合，孔内极易涌进沙土并坍孔，这就会造成孔底砂层受到大面积扰动或者使岩芯残余过多，最终导致勘察结果缺乏真实性和准确性。

冲击钻进法是采用加重杆的管钻冲击，在钻进的同时用人力回转下套管护壁，采用用清水压和增大管钻与孔壁之间间隔两种方法，使得管钻在提起的瞬间，泥浆能够迅速地流进孔底，从而减少孔底真空度。

在这个过程中，要及时向孔内注入清水或者泥浆，使孔内始终保持一定的水头高度，还要及时跟进套管，最好将管钻超前套管的距离保持在0.5米范围内。回转法可用合金钻头回转钻进、泥浆循环，利用泥浆的冲洗把砂带出，此过程中务必先配制一定粘度的泥浆，要维护好水泵和吸水笼头。

2.2 对矿山湿陷土勘察质量的影响

对于湿陷土，回转钻进法要采用螺旋钻进方式，在矿山土质湿陷性的工程，冲击钻进法会使土样受到压密或者变松扰动，压度程度会随着湿陷土湿陷度指数的增大而减小。冲击钻进法会使松砂加密，使密砂变松，从而使取得的勘察情况缺乏真实性和准确性。

图1 锤击数与砂土地基容许的承载力关系图

冲击钻进法对湿陷土勘察的质量的影响，也取决于土的种类和土的状态。湿陷性土层因为其结构的特殊性，天然状态下比较松散，遇水则沉陷，密实度也变大。采用螺旋钻头回转钻进法对底部土样扰动较小，不仅操作方便，钻进效率也很高。湿陷性土质钻进时适合采用干钻方式，在此过程中不能向孔内注水，要是想取得一级的土样，就要使用螺旋钻头回转钻进，若是采取二、三级土样，可根据地层情况调整钻进速度和旋转转速。相比较而言，薄壁头钻头锤击钻进不能保证勘察质量，对于湿陷性砂土和碎石，螺旋钻头提起再下钻时以导致孔壁坍塌，在钻进困难时可适当采用薄壁钻头锤击钻进。图1是粗砂、细砂锤击数与砂土地基容许的承载力关系图。

3 结语

通过本文的探讨分析可以了解到，在矿山工程地质勘察过程中有多种钻进方法和工艺，这些钻进技术各不相同，适合的土质也不同。

当今时代，人们对钻进勘察的质量越来越看重，很多时候需要采取完整的土样进行分析，并对每个勘察结果进行绘图示意，这种严谨的钻探结果质量还是很高的。目前，随着矿山工程地质勘察技术的不断改进和更新，矿山工程地质钻探作业的社会分工越来越细致，呈现的勘探成果也越来越精准，只有将这种作风延续下去，才能保证矿山工程钻探的质量符合标准。

[1]吴亚中.不同钻进方法对工程地质勘察质量的影响[J].煤炭工程,2016,25(10):42-44.

[2]张超,张小强.苏丹国水利大坝勘察中不同地层的钻进方法简述[J].城乡建设,2016,10(16):12-13.