矿山地质工程的钻探机械设备技术发展趋势

许兴龙

（甘肃省地矿局第一地质矿产勘查院，甘肃 天水 741020）

当前地质勘查主业建设得到了全面的发展，为矿山地质工程勘查设备也提供了良好的契机，其中钻探机械设备技术的发展最为突出。纵观钻探机械设备技术的整个发展过程，充分体现了人们在矿山地质工程勘查中所运用的科技的进步，同时在最大程度上降低了繁重的人力劳动，并取得了更高的作业效率[1]。但目前矿山地质工程的钻探机械设备技术在各地的发展水平并不均匀，存在某些矿山开采企业的钻探设备较为领先，但在其实际工程施工中无法发挥出钻探机械设备的实际性能，从而造成了资产闲置的现象发生。从当前国内的钻探机械设备采购而言，近几年来用于对新设备的资金投入较少，同时由于矿山开采企业利润附加值相对较小，因此更新先进技术的进程相对落后，旧设备得不到相应的支持。再从当前现有的钻探机械设备及资金总量来看，存在矿山开采企业的专业特征不突出，钻探机械设备现存状态与其实际地位不相符，相应提升装备的资金较少，发展后劲不足，定位不明确等问题。针对上述问题，本文开展对矿山地质工程的钻探机械设备技术发展趋势的研究。

1 矿山地质工程的钻探机械设备技术发展趋势

1.1 钻探机械设备技术的多方法融合趋势

在矿山地质工程中，将多种钻探方式充分融合的钻探机械设备技术是一个全新的发展方向。多方法融合的钻探机械设备技术是指将一个独立的采矿区域、工程作业区域或单个钻孔根据矿山开采企业的实际需要以及该地区地质特点，在现有施工技术的基础上，通过将多种不同的钻探方法融合的形式，对其进行钻探施工，从而求得与单一钻探方法更高的技术效果和经济效果[2]。将多方法融合的钻探机械设备技术看作是一种全新的技术体系，是矿山企业矿山地质工程施工中钻探技术的主要发展路径。

以实际矿山地质工程钻探作业为例，结合多种方法融合的钻探机械设备技术，在找矿勘查的过程中，首先在矿山开采的大范围区域内，利用螺旋钻对矿区记性化学钻探取样；其次在需要重点勘查的区域利用潜孔冲击钻，对矿区基岩进行钻探；最后在比较预测到的矿产资源赋存位置上进行布孔作业，采用金刚石岩心钻设备最终完成对该区域的勘探。将螺旋钻、潜孔冲击钻与金刚石岩心钻结合的钻探机械设备技术不仅可以实现更加精准的勘探效果，同时节省了大量的勘探时间，为下一步采矿提供充足条件。同时多方法融合的钻探机械设备技术在实际矿山开采企业中已经有了一定的基础，通过后期的推广可以使矿山开采领域整体开采效率进一步提高。

对于不同矿山矿地质工程面临的不同岩石及施工条件，采用多方法融合的钻探机械设备技术可以制定出具有更高针对性的高效率钻探方式。例如，针对取心钻进作业、定向作业、坑道内步作业以及深孔坚硬地层作业等特殊位置作业条件，可采用金刚石钻的方法对其进行钻探；针对矿区中硬和坚硬地层等位置钻进时出现钻进垂直方向岩孔较短的问题时，可采用冲击回转式机械钻孔方法；针对矿区软土层位置可采用螺旋钻、机械功静电成孔钻探等施工技术，以此将不通钻探机械设备技术与对其对应的钻探条件匹配，从而进一步提高钻探效果。

1.2 钻探机械设备元件制造工艺逐渐成熟

随着工艺制造领域中各项研制方法的不断创新，矿山地质工程的钻探机械设备中的各重要元件的制造工艺水平逐渐成熟。图1为矿山地质工程勘探中常用的绳索取心钻探机械设备的总体结构。

图1中编号1～7分别表示为：钻探外管接头、单动轴承、岩心容纳管、外岩心管、稳定器、扩孔器、岩心卡簧座以及钻头。当前钻头、钻具等重要元件的研制工艺水平呈现出持续的上升趋势。在制作钻探机械设备各个组成元件时结合了先进的聚晶金刚石材料、高强度轻质合金材料等融入，研制出了全新的高寿命聚晶金刚石复合片钻头、高强度钻杆、绳索取心钻杆、多级伸缩式钻杆等结构。不同类型的高性能钻探机械设备可适用于更多的矿山地质环境，同时根据不同环境条件选择不同的钻探机械设备可实现更加高效的勘探效果，并进一步实现自动化操作，提高钻进的质量，增加施工可靠性[3]。尤其是针对规模较大以及海洋区域、冻土区域等特殊性勘探位置在进行钻探机械设备技术的应用时，将设备的开发与施工工艺结合的更加紧密。

1.3 强化钻探机械设备技术预知维修能力

在矿山地质工程的钻探机械设备技术不断发展中，其预知维修能力得到了不断地提高。预知维修能力可在钻探机械设备发生严重事故前，根据故障的发展情况，精准的判断故障的具体位置及原因，以此减少设备备用元件的损耗，并降低维修人员的作业难度。预知维修的强化不仅可以促进保养能力的提高，同时更加注重对保养机制水准的提升，并发挥出制度化的权威作用，从而提高对钻探机械设备的保养效率。预知维修能力的强化可从两个方面体现，第一种是加强了定期的设备养护，严格按照“兼修并重，预防为主”的原则执行，并不断加强对维修人员的培养，从而使其对钻探机械设备的维修与保养的主观认识及思想得到提高，增加其对设备维修与保养的主动性和积极性；另一方面，在养护过程中有效控制了成本的投入，作业人员通过设备的实际作业量即可完成对设备养护方案的设计，从而提高钻探机械设备的养护价值，提高设备的利用率。同时为了更加准确、及时的找出钻探机械设备的故障位置，还结合了高精度的概率统计方法以及经济分析方法对钻探机械设备的实际运行参数进行判定。

1.4 钻探设备机械化水平提高

在钻探机械设备技术实际应用过程中，为了能够更加适应当前矿山地质工程中勘探任务的高效率作业需要，对钻探技术进行了创新和研发，并积极加强针对钻探设备的高新技术、信息化技术以及自动化技术，从而促进了钻探设备机械化水平的提高。

在提高钻探设备机械化水平的过程中，首先提升了钻探设备的机械化应用水平，以此促进钻探设备本身的可操作性，从而为钻探机械技术的高水平奠定良好的基础。其次，更加注重了对钻探机械设备自身的创造性，使得矿山地质工程中的勘探工作可充分应用于河流密集区、山地、高原等地形更加复杂的矿山开采区域，并有效解决了在勘探过程中出现的问题，进一步提高了勘探效率。同时，在提升设备机械化水平时还充分利用了计算机信息技术，将其与钻探机械设备技术结合，提高设备的技术含量。通过动态分析以及数据实时监测的方式，及时找出在工作状态下的钻探机械设备可能存在的问题或故障，并根据具体问题具体分析，给出相应的解决措施，在提高钻探机械设备的运行效率同时，减少设备维修和购入的资金成本。

在提升钻探机械设备自身的技术含量基础上，将其钻掘能力进一步提升，并逐渐突显出高新技术的作用。同时在对钻探机械设备技术进行改进时还将其本土化技术不断强化，在钻探机械设备可在具体实践中，根据矿山地质工程钻掘作业遇到的问题，对技术的实用性进行创新和改进，从而为钻探任务的高效率提供条件。

2 结语

通过本文对矿山地质工程的钻探机械设备技术的研究得出其发展趋势，同时钻探机械设备技术还将在地质钻探、沿途钻掘以及海洋开发等方面做出更大的成就对于陆地固体矿产资源的开发，尤其是稀缺的石油、核能以及地热等资源，随着生产工业的发展都将需求量都将不断增加，尤其是对于勘探程度相对较低、开采环境较差的偏远地区都有待进行更加深入的挖掘。同时，大西部的开发常见的极地、高山以及冰川等恶劣地质条件也为钻探机械设备技术的发展带来了全新的考验。因此，面对钻探机械设备技术面临的机遇和挑战，还需要相关研究人员的深入研究，并借鉴其他国家先进的挖掘技术，从而使钻探机械设备技术更好的投入到矿山地质工程中。