地质工程勘查中钻探技术的方法及应用研究

邓君君

（柳州市勘察测绘研究院，广西 柳州 545006）

如今，钻探技术在地质工程勘查中的应用率非常高，它是进行地质工程勘查的有效手段。我国地质工程勘查中的钻探技术已经有了较长时间的应用实践，此技术是利用钻机在工程地表上开展钻探工作，在选定的目标区域进行钻探使其形成圆柱钻孔，结合相应的探测技术，对地质结构、地质成分、地质形成规律等进行分析研究。在地质勘查过程中，钻探技术为地质工程勘查提供了便利，因此，对钻探技术的方法和应用进行深入的分析研究，对我国社会经济的发展具有非常重要的意义。

1 地质工程勘查和钻探技术的相关概述

（1）地质工程勘查。地质工程勘查是为了研究地质因素而进行测量、勘探、调查，并得出相关报告的工作。通过勘查工作，可以获取岩体、断层、水体等具有研究意义的参考资料，了解地质规律的相关信息。在对这些信息进行充分的分析研究，为后续工程工作的有效开展提供了科学的依据。（2）钻探技术。地质钻探技术指的是利用钻机在地表中钻孔，并且将孔底坚硬的岩体逐步破碎的钻进技术和施工工艺，它是获取地质研究样品、计算矿产资源、评价矿石品质、对地下岩土层材料信息进行科学探测的一种重要的技术手段[1]。自新中国成立以来，我国地质工程勘查设备和钻探技术水平得到了飞速的发展，并逐步形成成熟的工程技术体系。而且国家也十分重视地质勘查工程领域的发展，积极地加大对其人力、物力以及资金的投入力度，从而使我国的钻探技术建立了自己特有的较为完备的工程技术体系，在这个基础上，我国的地质勘查技术如反循环钻探技术、液压潜孔锤钻技术、绳索取心钻探技术、组合钻探工艺技术、空气泡沫钻进技术等都获得了飞速的发展。

2 钻探技术的重要性

地质钻探技术经过漫长的发展史，在人们的生产生活中发挥着重要的作用。人们利用地质钻探技术探索自然的奥秘，获取自然资源。我国疆域辽阔，矿产资源丰富，而深藏地表之下的矿产资源需要依赖于地质钻探技术才能被发现，要想在生产生活中使用矿产资源也要依赖于地质钻探技术才得以实现。除了对地下矿产资源进行勘查之外，建筑工程地质情况的探测、以及地下水的探测与开采利用，都无法离开地质钻探技术的支持[2]。因此，地质钻探技术对人们的生产生活以及社会的发展进步具有非常重要的作用。

虽然我国地表矿产资源十分丰富，但是跟不上时代发展变化的地质勘查技术和地质钻探技术导致我国的矿产资源利用率低下，甚至出现矿产资源供不应求的情况，这种现状在某种程度上减缓了我国社会经济的发展，阻碍了国家社会主义建设的步伐。现如今，为了解决矿产资源短缺的难题，国家加大对地质勘查工程的扶持力度，而地质钻探技术的重要作用终于得到了高度重视，在新时代发展的背景下，地质钻探技术将会得到更快、更好的发展。

3 地质工程勘查中钻探技术存在的问题

（1）如今的勘查市场没有得到严格的科学化管理，并且投资量在逐渐减少。开发矿产所带来的经济效益和发展潜力是难以估量的，而它只能通过一份勘查资料来开展工作。矿产资源开发与其他的地产有着根本性的区别。通过调查总结近几年的探矿权转让情况，从中发现有许多机构为了获取更多经济效益而在勘查资料里弄虚作假，导致勘查市场的秩序混乱不堪，并且矿产投资者获取的经济效益达不到预期的效果，浪费心力，甚至血本无归，打击多方投资者的投资信心。（2）虽然国家的财政状况较为紧迫，但是对于在矿产勘查上的投资力度并没有因此而减少，反而投资领域在逐渐扩大，然而，即使有国家政策的支持，我国公益性的地质勘查钻探技术工程依然在不断走下坡路，局面变得越来越紧张。（3）产能过剩。与国外的勘查机构相比，我国的地质勘查队伍的规模太过饱和，国家投入地质勘查工程的资金链从未中断过，并且根据其发展状况发布相应的政策[3]。但是地质勘查队伍开展勘探的主要依据不符合国家发展的实际需要，他们依据队伍的总体人数来分配勘查工作。这种情况就导致了许多先来的勘查人员挤掉后来者的工作机会，致使矿产资源勘查产能过剩，包括在钻探技术和研发方面同样存在着上述问题，阻碍了我国地质勘查工作的发展。

4 地质工程勘查中钻探技术的方法及应用

4.1 绳索取心技术

绳索取心钻探技术是当前领域应用率最高的一项钻探技术，使用它时探取的岩心质量很高，而且要求的钻进深度较低。除此之外，绳索取心钻探技术能够大大加快钻探效率，减少钻具在工作时的升降所耗费的时间[4]。但是在应用该技术时必须使用专用带钢丝绳的打捞器进行打捞，利用打捞器将孔底内管衔接起来，以便将其提取到地面上来。设计打捞器的工作目的是为了减少堵塞情况，从而减少钻杆的磨损。地质勘查工程中所应用的绳索取心钻探技术，对于工程机械技术的要求颇高，可以较少施工人员的工作强度。例如，就深部构造来说，深部构造指的是由于地质情况较为复杂且钻孔深度较深而采用绳索取钻探技术进行勘查时，需要综合考虑内因或者外因等多个因素，首先必须先对获取的岩心进行仔细的分析研究，根据相应的地理环境和专业的理论知识来进行深入探讨，之后以自身的经验为辅助来做出最后的分析结果。此外，在勘查工程开展之前还要制定出尽可能全面的应急预案来防范错误性的操作。

4.2 反循环钻探技术

反循环钻探技术可以分为水力反循环钻探技术和空气反循环钻探技术，它们是以介质为区分依据的[5]。此循环方式与正循环恰恰相反。水（或泥浆）或空气经过钻具环空后抵达钻孔的最底部，再经过钻头、钻具返回到地面。不管是哪种反循环钻探技术都有其自身的优缺点。水力反循环钻探技术多数是在探测水资源的时候应用，而针对一些干旱或无水地区该技术的使用就会有所限制。此外，水力反循环技术在应用时可以探取到较为完好的岩体样品，取心质量很好，且对岩层的判别十分精确，但是其钻进速度比较慢，工作效率比不上空气反循环钻探技术。相反，空气反循环技术不适合用于水资源的探测，并且使用该技术所探取得信息的不精确，可能会对后续开展的的资源勘查工作有一定的阻碍作用。但是空气反循环技术有成本低廉、工作人员劳动强度低、钻探效率高等特点。总而言之，要根据具体的地质环境来选用适合的反循环钻探技术。

4.3 液动潜孔锤钻探技术

在这几种钻探技术中，液动潜孔锤钻探技术是比较先进的，它是利用是应冲洗液和潜孔锤发生作用，使潜孔锤和钻头产生一定的反应，引发钻头和岩石发生冲击，然后获取相应的勘查资料。该技术在应用过程中，钻头要和岩体进行连续的撞击，如此一来，可以适用于一些较为坚硬的地质环境。液动潜孔锤钻探技术，大大提高了硬岩的钻探效率，有效降低钻孔成本，而且钻孔质量较好，可适用于复杂地层的钻探。同时，为了降低潜孔锤的磨损，在配送冲洗液时要确保泥浆有较低的黏稠度，严格限制冲洗液的含沙量，以使其具备非常好的润滑性能。

4.4 组合钻探技术

顾名思义该技术就是将几种钻探技术的优点结合起来而研发出的钻探技术，具体而言是把空气反循环、绳讨取心以及水力反循环中的钻探技术优点有机融合起来的一种钻探技术。但该技术需要使用液体循环介质才能正常开展工作。此技术适合于较为干旱缺水或者无水区以及探取岩心困难的复杂地质上开展勘查，自该技术研发初始，就已经在甘肃、西藏等地区开展了应用。比较与传统的勘探技术，组合钻探技术可使工作效率至少提高5 倍之上，并且可以大大滴节约施工成本。该技术在国内地质钻探中有着非常广阔的发展前景。

4.5 空气泡沫钻进技术

空气泡沫钻进技术是将气体、液体以及少许发泡剂混合起来的泡沫流体充当冲洗介质的钻进技术。当进行地质勘查时遇到采空区、空巷等问题地层时，采取传统的钻进技术很难成功勘查到有用的资料，甚至可能会造成工程事故。通过空气泡沫钻进技术可以有效地解决钻孔漏失等工程难题，有效地提高地质勘查钻进的。

4.6 其他工艺技术

笔者在本文所分析的地质勘查钻探技术为当今勘查市场上相对主流的技术，除了上述几种较为成熟的钻探技术工艺，还有根据新理论、新材料、新发展要求而初步开发出来的，应用实践还不成熟的新技术。例如，新型节水钻探技术就是专门针对干旱地区或者地质深部有水的地区而开发出来的新型技术，它应用的是新型节水理念，顺应新时代可持续发展的要求，可以有效地应对水资源短缺的问题，并且减轻工作人员的劳动强度，最重要的是可以避免环境污染。现如今，各国都十分注重新钻头的开发，最新成果是利用超声波电镀技术给钻头镀上一层金属，人们将之成为金刚石钻头。使得钻头的消耗效率得到改善，延长钻头的使用寿命，而且提高了钻进速度。

5 结束语

综上所述，地质工程勘查过程中对钻探技术的要求十分严格，并且钻探技术施工流程繁重、复杂。在开展实际钻探操作时，需要充分分析和考虑不同地质勘查工程的实际需要而选择适合的钻探技术，确保地质工程勘查的稳步进行。为了适应新时代发展的要求，我们必须要加强对钻探技术的开发和管理工作，不断地提高地质工程钻探效率，保证地质勘查的质量，促进我国地质勘查工程先进性、可持续性。