直推式钻具钻进技术在地质找矿中的应用研究

（甘肃省地矿局第二地质矿产勘查院，甘肃兰州 730100）

0.引言

近年来，随着社会经济水平与科技水平的快速发展，地质工作中可选择和使用的新技术、新工具越来越多。但与此同时，地质工程领域的技术规范、工作场景、作业要求也呈现出了复杂化、严格化的发展特点。在此背景下，将直推式钻具钻进技术应用到地质找矿的施工实践中，能有效提高找矿效率，强化地质数据的获取精准度，从而为地质矿产勘查单位的综合工作效益提供有力保障。

1.直推式取样钻机的概述

直推式钻机一般采用直推方式将套管推入土壤，无需注水，能够连续快速地取出不受外界干扰的特定深度的柱状土样品，且具有钻进速度快，取样完整，工作效率高等特点。由于体积小，重量轻，可以自行行走，所以便于运输和到达复杂地形。直推式取样钻机一般由液压系统、锤击系统以及履带系统等三部分构成。工作原理是将锤击系统垂直于地面固定，然后通过静压将套筒直推入土中。与手钻相比，直推式取样钻机能够深入10m内的土层完成高效的土壤样品[1]。

2.直推式钻具钻进技术对我国地质找矿的意义

众所周知，我国虽然地域广阔，但是国内工业发展还需要大量的矿产来支撑。因此，地质找矿工作成为我国矿产开采的主要业务，是保障我国经济发展以及人民正常生活生产的保障。地质找矿工作离不开先进科学技术和专业设备的综合支持，因此地质找矿工作也促进了我国钻探设备的进出口贸易。由于我国土地宽广辽阔，且东西南北各区域的地理环境有很大的差异，给我国地质勘探技术造成了一定的困难，再加上我国多个行业对矿产资源的需求量在不断增加，导致地质找矿工作一直被头上两座大山压着。如果没有专业的技术设备的支持，地质找矿工作很难完成采样任务。为了大力支持地质找矿工作的顺利开展，我国不仅成立针对找矿工作的专项资金，也鼓励相关部门进口先进的采样设备提高土壤采样的效率。另外，国家还大力支持科研团队研发直推式钻具，从而促进我国找矿技术的发展。在传统时期，直推式钻具钻进技术在环境污染土壤采样中使用的较多，地质找矿中普遍使用手钻进行采样。近年来，直推式钻具钻进技术逐渐进入地质找矿领域，为地质勘查单位的施工活动提供了新的技术路径，促进了我国地质勘探领域的发展，保障了采样工作更加高效便捷。

3.直推式钻具钻进技术在地质找矿中的应用

3.1 直推式钻进设备的工艺流程

直推式钻进设备的工艺流程中首先使用GPS定位系统根据经纬度坐标进行准确的定位，在确定好的位置上用带有颜色的材料进行标记，确保钻探位置的准确。其次，在准备钻进的位置将土地整理好，尽量使钻具和整体设备处于平衡状态，没有摇晃的现象。在整理好的土地上要将设备固定好，确保设备在钻取土壤时更加稳定。设备在作业的过程中，还有专业的技术人员观察钻进的深度，记录设备电子屏幕上显示的数据。设备作业的过程就是取样的过程，在设备达到一定的深度无法再下推时，操作设备使设备终孔撤离。钻具将土壤样品取出到地面后，技术人员要将样品妥善保管并做好记录，以免此次样品与其他位置的样品混淆。使用完设备取样后，还要将钻探的位置恢复原样。其实，钻探的过程就是使用机械设备将钻头或钻管直推入土层中，利用钻管将土壤带回到地面。如果钻管推入的位置没有达到计划的探测位置，可以使钻管将底部的岩石进行破碎后继续加深钻孔[2]。

3.2 地质找矿场地中的部署

地质找矿采样前，先分析所选择的勘探区域内的地质情况，通过地理资料探究探寻区域的地壳运动情况、地质变化情况等内容。进行研究的目的是可以充分了解该区域内地质在不同时期都能够出现什么的变化，是否有勘探的可能性，从而可以充分地对该区域的地质变化和地质环境进行深入地探究和记录。在探究的过程中不仅能够对地质环境进行深入的研究、还能掌握该区域地质变化的规律以及土层的基本情况，为找矿提供参考资料，从而促进找矿工作更加高效。其次，根据研究信息推测出该地区的矿产存储量、面积以及其他开采相关的信息，还要将矿床分布规律、矿床开发设计以及地质资料等信息整理出来。根据以上找矿信息才能确定是否进行采样，然后对采样场地进行部署。在现场勘查之前，根据调查目的进行初步设计，确定调查区域内理论监测点位集，并且编制方案。然后，通过必要的现场勘查最终对理论布点进行检验和优化，形成调查区域内实际进行监测的点位集，并修订方案。现场勘查主要包括对以地图初步布设的监测点利用GPS进行校正、进行土样采集可行性勘查、对布点进行优化和调整。

3.3 利用直推式钻具进行土壤采样前的准备

在使用设备进行采样前，要对采样的区域进行土地整平。根据规划图纸使用GPS定位技术和设备上的定位设备确定好采样位置。确定采样时还要在该位置使用白灰进行标示，显示采样位置。对标记好的采样点进行采样前，要使用人工将附近土地进行整平，将土地上方的杂草、垃圾等物体清理干净。其次，将直推式取土设备移动到指定的取土位置，将设备固定好后将现场只留下1～2个记录操作人员，其余人员应距离设备5m远。使用的设备主要有TEC12液压直推式取土钻机，它的一大优势是便于携带搬运，可以到一些大型车辆不容易到达的地方进行快速的浅层土壤取样。由于它采用的是直推式钻进，所以取得的土壤样品都是无扰动的，使得样品在实验室中的分析结果更加准确。同时，该钻机采用高频冲击方式进行钻进，有别于传统的回转式钻进，同时钻进过程中不需要水，能够快速钻进土层、沙层及含水的软土层和淤泥沉积物等，这款钻机操作简单，运输方便、适用领域广泛为后期的调查研究提供了可靠的保证[3]。

由于GPS是标准设备，土壤采样容易得多，因此可以最小化实际样品来源的不确定性。取样团队使用输入GPS的坐标来定位每个地点。通常，这个坐标可以达到±5m的精度，也就是一般的手持GPS的精度。样本编号使用一个简单的方法是非常重要的。由于在土壤调查中采集了大量的样本，如果编号不系统，就会产生很大的混乱。最好的方法之一是使用预先编号的票务簿。在每个地点，将坐标输入票证簿，用永久性记号笔在样品袋的外面写上号码，将副本的票证从票证簿上撕下来，连同泥土一起放进票证簿。在样品被送到实验室之前，地质师要确定要分析的元素组合和检测限度。由于实验室对较低的检测限度收取更高的费用，预算既要考虑所分析的一套要素，也要考虑所使用的方法。

4.结语

将直推式钻具钻进技术应用到地质找矿的工作当中，能大幅提高找矿的质量和效率，因此该方法具备高度的可行性与价值性。实践时，相关人员既要做好钻进设备、钻进技术的选择，以及施工方案的合理规划，也要全面加强施工过程的管理力度，以确保直推式钻进钻具技术应用价值的充分发挥，推动地质找矿施工乃至地质工程整体的现代化、精细化发展。