矿山地质探矿工程中钻探技术的实践研究

邢俊华

（安徽省地质矿产勘查局327地质队，安徽 合肥 230000）

在矿山开采之前需要开展地质勘查工作，该项工作包含内容众多，主要工作内容如下:一是矿山勘查。在勘查工作正式开展前，工作人员应落实前期准备工作。其次，技术人员还应明确勘查范围，根据矿山中不同区域情况采取相应的勘查手段。在勘查技术应用时，需坚持准确高效的原则，一边勘查一边记录，使信息采集结果精度得到切实保障;二是尾矿资源分析。在可持续开采理念下，技术应用水平和开发理念对资产开发持久性具有直接影响，尾矿作为地质勘查的重要内容之一，需要技术人员加强重视，减少资源浪费，确保矿山的可持续开采;三是接替资源勘查。根据矿物质形成原理可知，当前许多矿物质具有不可再生特点，部分矿产资源的再生周期极长。在地质勘查过程中，应充分认可矿山开采年限价值，最大限度提高开采年限。在对带有特殊资源矿山进行开采时，勘查者应注重替代资源的勘查，如锌矿等，以此达到提高开采年限的目标。

1 基于矿山地质探矿工程的钻探技术设计

1.1 地层条件的分析

矿山复杂地层的形成的影响因素有多种，外部因素及岩层本身所出现运动情况都会造成复杂地层形成。岩层风化、溶蚀、地质构造运动作用均可造成复杂地形的形成[1]。因溶蚀导致出现的复杂地层进行钻探时会出现地层机械破碎情况，从而引发岩芯采取效率低；在地层环境较差情况下进行钻进施工会对地层的稳定性造成二次伤害，同时也会出现孔壁坍塌的状况[2]。地层特性复杂多变也表现在地层的硬度、水化性、强度、强塑性等，这些对于钻进技术的实施都会产生一定影响。例如钻进时出现钻孔偏斜，而这个倾斜恰巧处于软硬地层之间位置。在矿石粒径大小相差较大地层中使用钻头进行钻进也会出现偏斜的状况,矿山地质探矿工程钻探施工质量无法达到预期效果，对矿山地质钻探施工效果造成的影响因素如下图所示：

图1 钻进施工流程图

矿山进行深部钻进时若发现泥岩、页岩等地层复杂环境，如对钻孔所用的冲洗液未进行科学使用，钻孔的孔壁会遭到不同程度破坏，经常出现卡钻情况，易导致矿山钻探安全事故的发生[3]。

1.2 靶向定位钻探技术

矿山进行深部钻探工作要比浅层钻探有难度。在找矿工作效率低的背景下，先进的钻探技术应运而生，此技术的应用可依据矿山钻进区域实际情况而定，找矿工作效率得到显著提高。

新的钻探技术是在传统回转钻探的基础上研究出来的，在能源开采行业应用较为广泛[4]。在使用过程中，进行钻进前应先用潜孔锤进行钻孔，投入适量冲洗液，冲洗液可起到协助作用，帮助潜孔锤将动能传输到钻头，达到快速破岩的目的。

钻孔设备的钻头不但更有冲击力同时也具备回转钻探的功能，可轻松将脆性大、硬度强的岩石钻透，钻孔速率得到较大提升，降低了矿山开采成本。另外，矿山地质钻探工作时还可应用液动锤WL钻探方法，此法被归类为组合式钻探，WL与液动锤相结合进行地质钻探，更能发挥出找矿的优势。其中WL最大的优势为可不进行提钻取芯，节省了一部分钻探时间。液动锤的协助使用能够避免岩心堵塞概率，降低了WL提钻频率，同时也降低了提大钻、打捞岩芯的频率。最主要的优势为使用液动锤钻头的有效寿命得到了延长，尤其是在深部地层钻探时，可省去其它辅助设备，钻探的总成本得到降低。而在进行定向钻探时，岩芯定向技术是比较常见的。实施钻进前，需先了解设备的钻进路线，根据规定进行操作，确保钻头根据设定的路线钻进，所有钻孔要在预设位置。

表2 传统方法矿区地层钻井率

2 实验检测

2.1 实验准备

在钻机与钻具方面，要求钻机拥有较大回转速度范围，与液动锥较低转速相适应，减少钻头位置的磨损，可选择XY系列的钻机满足上述要求，因此该实验采用型号为XY-6钻机、型号为SYZX75，SS75C的液动锤WL钻具、型号为SYZX75的液动锤WL。在动力机选择方面，除XD-5钻机采用液压马达之外，剩余设备均为电机带动，在无动力电源情况下，可用柴油机提供电源。本文采用型号为BW250的泥浆泵，能够符合2000m施工范围内的钻机技术要求。针对该矿区以及周围特殊地层，采用液动锤WL技术进行钻探，工作量为3625.51m，平均时效为1.62m，台月效率为743.36m，钻头寿命均值为36.25m，回次进尺为2.68m o其中，带有3个深孔，工作量为2957.26m，平均时效为2.36m，台月效率为796.34m，钻头寿命均值为34.25m，回次进尺为2.13m。

2.2 矿区地层钻井率对比

针对矿区地层勘探，使用钻探技术对矿区地层钻井进行施工，如表1。

表1 钻探技术矿区地层钻井率

根据表中数据可以得出，在回转钻进中，钻压主要用于为钻头金刚石颗粒压人岩石提供预压，促进岩石内部形成预加应力，冲击功传递条件得以改善，扭转冲击载荷传递方向，使高频脉动载荷在短期内达到极高值，岩体破碎，提高钻进效率。

传统方法对矿区地层钻井进行施工，如表2。

通过以上两组实验对比可知，使用钻探技术在进行钻探施工时，其侧深相当的情况下，对比传统方法，使用钻探技术的方法，其地层的钻井率更高，施工时间也更短，且随着地层的深度加深，施工时间也不断减短。

3 结束语

针对矿山地质探矿工程中钻探技术进行实践研究，对地层钻井率提升有很大帮助，使得在同样的地层深度下，钻井速度变快。

随着矿山地质探矿工程向深部进行钻探，要面对更加恶劣的地层环境，会严重影响钻探施工进度，因此选用科学合理的钻探方法、控制泥浆工艺、钻探施工相关参数、钻头类型等，可以实现良好的钻探效果。