地质钻探技术装备现状分析及发展建议

冯冬生

（山西离柳焦煤集团有限公司， 山西 孝义 032302）

引言

地质钻探技术属于地质学范围内较为关键的环节，在煤矿钻探工作中有十分广泛的运用，这也相应地增加了人们对地质钻探技术的了解，对于其未来的发展也更为关注。但是在实际工作期间，地质钻探技术装备本身存在一些发展上的限制，需要有关人员结合实际情况加以调整与完善，提出合理的发展建议，为今后煤矿工作的发展提供建议。

1 地质钻探技术装备现状

1.1 发展思路与任务

近年来，我国工业发展速度逐渐加快，新的环境对地质工作提出更严格的要求，重点表现为下面几点：

首先，做好资源勘查评价工作，重点解决地质深部开采的问题。其次，为了保证地质工作产量、效率与安全，需要全面提升开采探明水平，实现现代化。最后，运用瞬变电磁法、直流电法和地质调查等手段探查采空区及积水区范围，为煤矿防治水害的防治提供积极合理的建议，并且编制矿井防治水基础图件并协助建立各类（种）水文地质台账。如今受工业技术水平提升的影响，越来越多的高技术含量现代化矿井逐渐完成并且开始投产。现代化技术的应用也为地质行业带来诸多机遇，使行业生产水平得到提升[1]。但是机遇、挑战往往同时存在，为了抓住机遇、迎接挑战，需要明确发展目标，加强资源勘探，提升地质勘探精确度，为煤矿资源的合理规划与开发提供支持。

在未来一段时期内，地质钻探技术装备发展的主要思路是在现代地质理论的基础上，应用现代化技术，实现创新水平提升，使地质勘查与服务水平更上一层楼。做好地质研究工作，发现更多的优质地质资源，对矿井安全情况进行完善，全面扩充地质服务范围，保证开发、环保之间实现协调发展。确定了这一思路，便要明确地质勘探工作的主要任务，即通过地质理论以及资源评价方式，实现地质信息复合技术的多角度研究，扩大三维地震勘探技术应用范围，整体提升地质勘查精准度，以满足地质钻探行业发展需求。

1.2 地质技术装备实现向新时期的过渡

在过去几年时间内，我国地质技术装备已经实现了质的飞跃，体现了非常高的成新率。工作过程中围绕地质技术装备展开调查，发现65%左右的地勘装备都是近几年采购，且所有国产设备的平均成新率高达63%，进口地质钻探技术装备的成新率则在75%左右。此外，在调查中还发现，国产地质技术装备是煤矿工作主力。

首先，我国地质技术装备在市场中有非常多样化的产品，主要体现在商品、供货商等方面，整体发展水平较高。所以，从这一情况分析，国产地质技术装备依然是我国地勘施工所使用的主力设备。通过相关调查可知，全国具备岩心钻探设备的企业达到59%，其中300 m以深的岩心钻探设备占总量的71%，千米以深钻机占总量的88.6%；300～1000 m钻机占总量的13.4%；立轴式钻机占总量的92.6%；全液压钻机占总量的6.1%[2]。通过以上数据可以了解到，立轴式岩心钻机是当前地质钻探工作的主要设备。

其次，为了符合当前地质勘查市场的新要求，有关部门研发了自动化水平更高的钻探，相比传统设备的深度更大，已经在市场中成功投入使用，具体例如HXY-8B，这种机械传动岩心钻机更大程度地符合岩心钻探需求。根据有关数据统计可知，2016年我国企业生产的全液压岩心钻机在全球范围的销售量已经超过20000台。

再次，金刚石绳索取心钻探技术实现全面运用，除了深孔钻探钻杆本身具备的问题以外，整体呈现出非常好的应用效果[3]。在煤矿地质钻探施工中，液动锤钻进与绳索取心钻进技术相结合的方式开始使用，然而要想实现全面推广还需要一些实践。一些地勘单位已经开始应用定向钻进工艺，然而由于单位内部技术人员与设备不足，导致该项技术并没有完全实现应用，个别单位目前开始钻研更为高效且节水的钻探技术，目的是实现地质钻探工作可持续发展。

2 地质钻探技术装备发展建议

2.1 短期产品

第一，基于当前已有机种机型前提下，研发更加轻便、效率更高的取样钻机，以此满足地质钻研发展的新要求。第二，通过模块搭配设计的方式，研发全新的轻型易拆装以及易搬迁岩心钻机，为岩心钻探设备升级与更新提供推动力。第三，以往所使用的立轴式岩心钻机得到优化，通过全新的传动与结构模式，将短期系列产品作为研发的关键，从而对系列产品进行优化。第四，研发全新的全液压坑道钻机，通过小模块拼装模式对300～1000 m钻深内的产品进行研究，以此满足多样化市场环境发展以及危机矿山替代资源找矿的基本要求。第五，研发多样化结构模式以及钻进深度机型，解决设备方便加接钻杆以及参数控制显示仪表等相关问题[4]。充分借鉴国外研发的先进技术，例如朱家店煤矿作业期间，将国外的先进技术与我国地质钻探技术相结合，全面替代了传统装备。第六，以煤矿地质钻探期间使用的立轴式岩心钻机为例，对其进行优化设计，重点应用先进技术，弥补这类产品存在的不足，以满足市场不断变化的需求。第七，在地质钻探作业过程中，技术人员研发了具备更多功能的全液压锚固钻机，与世界技术相接轨，满足先进岩心钻探产品标准。以当前锚固钻机为基础，将高强度地质管材的具体来源问题予以解决。

2.2 中长期产品

第一，以我国特色为前提研发专家系统，充分借鉴国外研发的先进技术，通过有机集成的方式获得智能化钻进设备，提高传统钻机制造水平，使其与国际市场接轨。第二，未来地质勘查工作非常繁重，为此需要加快自动化岩心钻机的研究。将工作的重点放在浅层石油钻机的研究实现上，致力于实现深度与石油钻机的融合。第三，通过用电比例控制手段对液压系统进行优化，弥补当前地质钻探这一方面存在的空白，加快实现水文水井钻机的升级与转型，符合国际先进水平标准以及我国油气资源勘探的基本需求。第四，现如今地质勘探工作中所使用机台设备配套情况如表1所示，在市场发展的环境下，需要做到及时更新设备，加大全液压动力头车装水井钻机的研发力度，在600～1500 m井深环境下，合理降低特种以及新型钻机产品价格，使其能够进入到浅层油气、煤层气开发当中。

表1 综采工作面主要机械配备表（0402工作面）

2.3 其他建议

为了实现地质钻探技术装备的全面应用，需要建立一个完善的地质技术装备管理机制：第一，确保我国地质工作发展进程与地质技术装备发展速度同步，其实地质技术装备很大程度上体现了地质技术装备的优势，但是却没有得到相应的重视，导致其无法为地质技术装备水平提升发挥作用。第二，加快地质技术装备更新工作。有关人员需要充分认识到这一工作的重要性，保证地质钻探技术装备生产质量，使其能够与世界市场接轨。第三，增加地质钻探技术装备资金投入[5]。一些高新技术装备的研究需要划分步骤，例如高光谱矿物分析系统，只有如此才能够缩短国产设备和国际标准之间的差距，全面提升整体技术水平。

3 结语

在地质钻探领域，地质钻探技术装备的应用非常广泛，并且随着现代高新科技的不断发展，其整体水平得到有效提升。有关部门和人员应加强对地质钻探技术装备的重视，以国际标准为前提，不断完善地质钻探技术装备中存在的不足，以推动我国煤矿钻探工作发展。

[1]张云祖.复杂地层地质钻探的冲洗液技术[J].世界有色金属，2016（22）：84-85.

[2]王俊.地质钻探施工中的生产管理措施[J].世界有色金属，2016（21）：160-161.

[3]王锦霞.地质钻探生产管理中的问题探讨[J].山西冶金，2016，39（4）：126-128.

[4]朱金乐.分析地质钻探技术的发展作用及未来发展趋势[J].科技展望，2016，26（22）：42.

[5]郭德健.钻孔找矿技术在工程地质钻探中的运用[J].中国建设信息化，2016（10）：70-71.