新形势下探矿工程中钻探技术的应用

杨对荣

（甘肃省地质矿产勘查开发局第一地质矿产勘查，甘肃 天水 741020）

矿产资源的所在地存在较为恶劣的自然环境地质条件，例如缺水干旱、地层倾斜、具有大量不易被破坏的石块层，甚至可能存在软硬互层以及矿层自燃等多个因素造成的破碎带，这些问题加大了矿产开采的难度，也使得钻探施工变得更加困难。为了更具体的了解我国钻探技术的状况，本文对探矿工程中钻探技术的相关问题进行分析，希望能为钻探技术的实际应用提供有用措施。

1 钻探技术及过程

目前我国的探矿工程主要利用机械钻探的方式开展工作，具体是指利用机械工具进行采样、勘探等工作。在实际施工中面对地形地质的复杂情况，需要相关勘验人员对工作区域的地下结构预先进行研究，才能提高工作效率，保质保量地完成相关工作。但是由于地理环境的复杂性，无法只通过地表表现来判断该地区地下是否存在可开采的矿物及其存储数量，这就需要对目标地区进行深入的勘查。

在对地理环境复杂的区域进行勘探时需要利用好的钻探技术，才能能够有效的控制成本，提高在复杂地形的勘探效率。通过钻探技术可以得到目标地区的岩石样本、水样本等，通过对这些样本成分的具体分析可以得到目标地区地下矿物的实际状况。

在实际进行钻探工作时，通过合理应用钻探技术可以得到目标地区的地质结构，岩层结构等信息。钻探技术是需要对钻孔结构、方法以及深度等多方面应用的综合性技术。在探矿工程进行过程中，地质钻探具有设备精度高、效率高等优势。但是地质钻探过程是一个涉及面很大的工程，因此相关工作人员需要了解目标地区的地质环境、矿物储存量等内容，再利用这些基础信息对目标地区的地形地貌进行仔细的勘探，完成深入勘探的任务。在钻探工作进行过程中，工作人员需要对目标地区的建筑物高度、地基深度等信息进行分析，详细计划施工区域尽力避让难以施工的区域，并采取一定的防护措施。只有进行了勘探工作，才能够快速获得目标地区的实际信息，为后续工程铺设良好通道，有效降低工程的投资资金，保障后续施工质量，提高矿产工程施工效率[1]。

2 钻探施工的作用

2.1 资源勘测过程

我国地大物博资源丰富，矿产存贮量位居世界前列，但是其开发效率低，造成很多不必要的浪费，资源勘探仍然具有很大的提升空间。随着勘探技术的不断发展壮大，勘探的深度也逐渐加深只是所得信息变换不大，导致资源开发利用上仍然受到一定限制。较为先进的勘探技术可以进行地下800m的勘测任务，对于资源利用率有一定提升。我国的勘探技术还没能达到先进水平，资源利用率相对较差，这就需要根据我国的实际情况具体分析，加大资金投入提高对勘探技术的研发力度，同时也应在勘探时注意环境保护、灾害防治、合理完善技术水平等。尽早将勘探水平提高至先进水平，加强对矿产资源的勘探和利用，发挥其实效价值[2]。

2.2 钻探取样过程

勘测技术的出现丰富了地理学、资源开发学等进行研究的手段，提供了真实有效的参考数据。钻探技术是勘测技术中的一项重要分支，不仅可以将地理学和探矿工程联系起来，还可以为探矿工程中资源开发环节提供检验技术。有效的利用钻探技术可以从实物中选取合适的样品便于工作人员分析研究。此外钻探技术还可以应用于海洋研究、地下勘测、航空研究等。

随着现代技术的不断发展，对于地下资源的开发也不断加深，范围不断扩大，所以需要更准确的了解地球内部可能存在的资源并对其进行探究。这一环节就需要利用钻探技术在目标地区搜集丰富多样的动态信息，全面掌握目标地区的地质、内部构造、壳层结构等相关信息。在勘测过程中需要钻探取样，有了合适的样品才能进行科学研究，分析实际情况，提供有用信息，保障后续工程顺利进行并提高资源利用率[3]。

3 钻探技术的实际应用分析

3.1 应用绳索取芯技术

绳索取芯顾名思义，主要是指通过操作钻杆，利用绳索的升降将岩芯提取出来。通过这种方式能够使得提取岩芯的过程更加便捷。一般情况下，只有钻机中钻头部分发生故障，才会使用钻杆来代替钻头进行工作。在钻探工作中，一般用岩芯管补充矿芯，无需将钻杆抬回地面就可将岩芯填满，若想打捞岩芯管便可使用钻探设备中的配套绳索将其取出。应用这种技术可以为后续探矿工作预留更多时间，提高工程整体效率。目前绳索取芯是探矿工程中的常用技术，通过绳索取芯可以提高取芯速度和质量，同时发现堵塞问题可以及时处理，减少钻杆磨损，延长其使用寿命。使用绳索取芯操作便捷，减轻了工作人员的工作任务，降低任务强度。绳索取芯可以在固体矿产开采。坑道、冰层等方面应用。

3.2 应用潜孔锤技术

潜孔锤技术是我国较为先进的技术，它是将回转钻探技术作为基础，在此之上进行深入研究才产生的一项技术。潜孔锤具体是指将冲洗液添加进入潜孔锤中，再利用加入时产生的能力驱动潜孔锤进行操作。当潜孔锤接收能量，可以把获得的能量最大限度传送给钻头，传送中不产生不必要的能量消耗，提高潜孔锤在使用过程中对岩体进行操作的效率。而添加进入潜孔垂的冲洗液，是开采过程中对泥浆泵操作获得的产物，可以在钻头升降过程中带来具有一定节奏较强的冲击力，凭借这种力驱动潜孔锤。潜孔锤技术主要是对回转钻探技术进行了一些优化，把回转力替换为相对高强的冲击力，对钻头施加更大的力提高钻头的开采能力，更好的钻探硬度较高地区的岩石使其应用范围更广，提高钻探效率的同时降低矿产工程的成本。潜孔锤技术使用需要注意几点：①需要先固定好潜孔锤，再使用高频震动模式。②要严格控制冲洗液传送，减少潜孔锤的磨损，保障泥浆具有一个较低状态的粘稠度。③合理控制冲洗液中砂质的分布状态，使冲洗液保持一定的润滑性。潜孔锤技术应用于小口径的岩心才能有良好的钻探效果，它可以应用于锚固施工、水下爆破等等方面。我国对潜孔锤的研究主要从提高潜孔锤钻探能力和对高强度环境适应两方面进行，目前我国潜孔锤技术已经位列世界前位，在未来有希望将潜孔锤技术应用在石油天然气勘测和矿山地质勘察的工作中。

3.3 应用反循环技术

反循环技术是指利用介质循环产生一定冲击力，在通过冲击力提供动力以达到驱动潜孔锤进行钻探工作的目的。反循环技术一般分为两种形式：其一是水力反循环，其二是空气反循环。水力反循环是指利用水或者泥浆这类便宜取材的流体作为介质，从而实现往复不断的循环操作。通过钻杆将这种介质传送到孔内部，从而为钻头提供力驱动钻头采取岩芯并将其打捞到地面上。空气循环技术是指将压缩后的空气作为介质参与整个循环。压缩后的空气会通过钻杆外的输送管道进入钻孔内部，在过程中产生一定的冲击力，以此使得潜孔锤获得能量开始进行钻探工作。水力反循环可以完整地把岩石提取出来，利用完整岩石进行更为精准地分析，提高数据准备度，减轻了工作强度更好的保障施工的质量。空气反循环是指空气完成循环为潜孔锤提供力后，将岩石碎块通过钻杆中心通道带到地面上获得充足样品，更好地进行深入分析。在实际过程中，进行勘探的技术人员可通过分析勘探物体和勘探条件有侧重性的选择合理钻探方法。应用空气反循环技术的钻探效率比应用水力反循环的钻探效率更低，同时对能量有更大的需求。整体而言，反循环技术适合应用于地质条件松软容易塌陷的地理位置或者水并水文一类的地理位置进行采样勘探工作。更具体而言反循环技术可以应用于注浆施工和在复杂环境下中的锚固工作中。对于缺水干旱的环境更适合使用空气反循环技术，可以减少采集的岩石样本的施工成本，但这其中从存在一个问题，它不能通过岩石样本分析得到目标地区整体的地质结构。

4 结语

我国是资源大国，矿产资源丰富，但是受到经济因素的制约和影响，使得我国的钻探技术还未能达到世界先进水平与发达国家具有一定的差距。随着我国全面发展经济水平提升，各项产业对矿产资源的需求量上升，这一现状直接促进钻探技术不断革新提高技术水平，从多个领域可以印证这一点如装备、工艺技术等。希望更先进的钻探技术能够让我国勘探事业良好发展，早日达到世界先进水平。