钻探技术在矿山地质勘查工程中的应用研究

丁 章

（山东省第五地质矿产勘查院，山东 泰安 271000）

钻探技术在矿山的地质勘查工作中发挥着重要作用，并且技术优势的发挥，对勘查工作的有序进行也有着重要影响，因为钻探技术具有很强的分析能力，能够在勘查过程中获得相关数据信息，结合这些信息进行深入分析，进而为技术人员提供有效的勘探信息，这些信息对矿山资源的确定有着非常重要的作用，随着钻探技术的逐渐成熟，在勘查过程中也成为一项使用比较广泛的技术，在当前的发展阶段中成为了重要的地质勘查手段。钻探技术的先进性对勘查工作的顺利开展有着直接影响，但是与先进国家的技术相比，我国的钻探技术依然需要进行不断研究，结合我国的地质情况，创造出属于适合我国地质勘查的技术，进而能够实现在矿山地质勘查工程中能够发挥良好的作用，这对于提升我国矿山地质勘查技术水平有着十分重要的作用，同时也能推动我国地质勘探行业的发展。

1 地质勘查工程的相关概述

1.1 地质勘查工程的定义

开展地质勘查工作的重要之处是借助各种技术的功能对地质信息进行获取并且开展相关的调研分析的工程[1]。在这一工程的开展过程中获得的主要信息包括水体信息、岩体信息，这些都是在勘查过程中需要进行分析的重要数据，再对这些信息进行收集之后，实施必要的检测，对该区域的稳定性以及环境的演变性进行深入分析，进而能够为矿山地质勘查工作的顺利开展提供重要的意见。在这一过程中，常用的技术是钻探技术，结合这一技术进行勘探，能够保证在对复杂性地层进行勘查时，相关资料的精准性。同时使用这一技术在对岩土样品进行采集时也发挥着重要的作用，所以在使用的过程中，要重视钻探技术的合理使用，能够发挥其优势，进而使得地质勘查工程的相关工作能够顺利开展。同时在获得相关的力学参数以后，能够实现对这一区域地层结构的精准分析，是能够有效避免出现勘查结果误差较大的有利技术，并且这一技术的使用也能从本质上使得地质勘查工程的整体质量得以提升。因为地质勘查工程，对于我国社会的发展有着重要的作用，是能够满足当前能源实际需求的重要内容，所以结合钻探技术在进行勘查的过程中，既要保证技术的合理使用，同时还要保证勘查工程的有序开展，不仅能够从经济性上考虑到整体情况对于我国发展的有利之处，同时也能从技术角度上提升当前我国地质勘查的实际水平，这对于我国以后的发展发挥着重要的意义，同时在矿山地质勘查工程中，对钻探技术进行不断的深入研究，进行创新使其逐渐能够成为符合我国勘查工作的技术，这也是一项重要的研究内容。

1.2 地质勘查工程的主要特点

在矿山勘查工程在开展的过程中会受到地理环境的影响，并且因为这一工作具有特殊性质，所以在进行具体勘查过程中，还需要结合以下特点才能保证工程的有序开展，并且这也是能够保证勘查结果精准性的重要内容。首先，在对钻孔进行布置时，要求相关的人员必须要深入到勘查现场观察地质条件，在详细了解现场的地质条件之后，根据勘查工程的特点进行详细的分析。同时，还要结合勘查过程中所需要遵循的原则进行布置，避免工程钻孔布置不合理，对于后续工程的顺利开展造成影响。其次要控制钻孔的深度，在一般情况下，大部分在矿山勘查工程都需要根据实际情况将钻孔深度控制在一定的范围内，为了能够保证数据的有效性和精准性。所以在控制钻孔深度时也会结合实际的地质情况选择适合的钻探方法和设备，进而能够确保钻探工程的合理进行，同时也是能够保证开展勘查工程时，相关规范能够达到要求。最后，因为对钻孔要合理设置，能够通过钻控获得更多的地质信息，对勘查区域的水文地质条件以及地质结构有深入的了解，并且使用钻探技术能够实现对勘查区域进行有效的取样和试验活动。所以，这也是地质勘查工程在开展中所具有的特点以及要遵循的原则，能够保证后续工作开展的有序性，同时还能保证结果的精准性，这对于我国矿山地质勘查工程水平的提升有着重要的作用。

2 钻探技术的使用要求

在进行矿山地质勘查工程中，为了能够保证施工的有效性，所以经常采用钻探技术，主要是因为钻探技术具有适用性强、应用范围大以及灵活性的特点，在复杂的地质环境中也能发挥良好的功能优势。所以这一技术的使用，因为其具有的特点，对于地质勘探而言，也是能够获取更多经济效益的重要技术。但是在使用这一技术时必须要注意以下几个内容，才能保证在进行钻探过程中能够顺利进行。首先要合理确定施工位置，因为在进行勘查的过程中，要结合施工环境选择适合的位置，避免在施工中，因为位置选取不当出现失败的问题，这也是使用钻探技术之前必须要遵循的原则。其次，因为钻探技术的灵活性特点，在使用过程中必须要根据勘探项目规模大小以及环境的复杂性开展严格的施工前检测，这也是为顺利进行奠定基础。最后，要求施工人员必须要结合实际情况进行实时检测，这是为了能够确保在每一时间段所获得的信息数据的准确性，避免这些信息数据出现较大误差，对后期的检测结果造成影响，所以在这一过程中，为了能够方便相关的技术人员顺利的开展检测工作，还需要在开始检测之前对勘查区域的地质环境进行深入的了解。与此同时，因为钻孔和检测是同时进行的工作，能够有效的避免对施工进度的影响，在这一过程中还需要进行合理的记录。记录的主要内容是在进行钻探过程中遇到或者出现的各种问题，通过技术人员对这些问题进行收集和分析，能够制定针对性的解决方式，对于提高整体的钻探水平有着重要的作用。

3 钻探技术的主要分析

钻探技术主要是通过地下钻孔实现对内部岩石击碎的目的，所采用的重要工艺方法。这一技术主要是能够对地下岩层的相关材料信息进行获取和验证，进而实现对矿石的品位进行评估，同时还能结合相关的方法对地下矿石的存储量进行计算分析的重要技术手段。如果钻探技术使用目的不同，所采取的工艺和装备之间也会有着很明显的差异，并且在当前的发展中，因为对于地质勘查工程的要求逐渐提升，所以钻探技术的使用方式也更重要。因此，对于钻探技术方面也投入了很大的研究力度，促进这一技术的良好发展，进而对提升我国整体地质勘查工程的勘查水平的提升做出贡献。

3.1 反循环钻探技术

根据一般情况而言，这种技术会因为使用环境的不同分为两种，一种是空气反循环技术，另一种是水力反循环技术，这两种技术之间存在的最大区别就是因为循环介质之间有所不同，其中水力反循环钻探技术在使用过程中，因为其中的主要循环介质是水或者是泥浆，能够在循环过程中将这些介质通过一定的方式传输到孔底，所以取芯钻探能够借助这样的优势，直接获取柱状的岩心[2]。并且在执行完相关的钻探工作之后，这些岩石会与钻头返回到地面。而空气反循环钻探技术，在使用的过程中，主要的循环介质是空气。在使用这一技术时，会借助双臂钻杆外管的作用，将空气输送至孔底。在这一过程中，空气会在剧烈的膨胀后产生比较强大的冲击力，对孔底的潜孔锤实施力的作用，使其能够对孔底岩石进行撞击，然后碎屑会随空气在钻杆的作用力下一起回到地面。对获取到的岩屑进行分析和处理，能够获取需要的数据资料，进而为矿山地质勘查工作提供依据。

这两种技术在使用时具有各自的缺点和优点，在水力反循环钻探技术的使用中，因为能够获取比较完整的石块，所以相对而言劳动强度较小，并且能够根据这些完整的岩块而对岩层进行判断，也提升了判断的准确性，但是在使用这一技术的过程中可能会消耗掉很多的水资源，并且工作效率和钻进速度都存在着十分严重的问题；而空气法循环钻探技术的使用，虽然需要的成本比较低，并且不需要强度较大的劳动力，在干旱区域比较适用。但是因为这种技术下所获取的岩屑样本不具有典型性，或者说呈现的典型性不足，因此，对于底层结构中存在的缺陷，不能良好的反应，所以这也是这一技术优势存在有限性的问题，但是这两种技术在使用的过程中各有优缺点，在进行勘探的过程中，还需要结合实际的情况选取适合的技术，进而能够实现钻探技术优势的发挥，为地质勘查工程提供有力的技术支撑。

3.2 液动潜孔锤技术

在当前的发展阶段中，我国对于液动潜孔锤钻探技术的研究取得了比较明显的成绩，并且在当前世界钻探水平的研究中占据着领先的地位，这一技术的主要工作原理是借助冲洗液的动力能够带动液动潜孔锤进行工作，通过外力对液动潜孔锤的击打，能将这些能量传递给钻头，进而对岩石进行击破，在作业现场中使用，能够实现对冲洗液的有效输送，并且钻头在作业中进行反复的运动，也能产生具有规律性的冲击负荷，并且回转钻探技术在受到冲击力和回转力的作用下，使得整体的钻进效率得到提升。同时这一技术的合理使用，能够控制成本有效降低。除此之外，在使用这一技术也能够根据岩石自身所具有的脆性和抗剪强度低的特点，实现对钻探复杂地位的有效处理，并且也能保证整体的钻孔质量。

因为这一技术在使用的过程中作业的频率较高，所以在岩石脆性较大的地质结构中有着很强的使用性，但是在进行实际的操作中，要重视对设备进行检查和维护，确保这些设备是否存在紧固问题，进而也能够保证在具体的作业过程中也将液压输送。泥浆质量能够达到相关的质量要求也十分重要，在对液压泥浆的种类进行选择时，要重视选择润滑性能好，并且有着较低的含沙量的原料，这对于这一技术效果也有着直接的影响。因为这一技术的施工条件较高，工作强度较大，所以在使用过程中经常会受到地质环境以及勘探环境的影响，所以相关设备的使用寿命和工作状态都不能得到有效控制和保障。所以在此基础之上，为了能够保证潜孔锤的使用寿命，还需要结合当前的发展需求以及在进行勘查过程中可能遇到的问题进行分析，尽量选择适合的方式保障钻头能够得到延长。并且，这对于提升整体的工作效率，也有着非常重要的作用。在当今时代的发展情况下，钻探技术的有效使用，是能够保证矿山地质勘查工作能够顺利进行的关键之处，同时也是能够在勘查过程中，有效解决发生各种问题的有效途径，技术优势的良好发挥，对于工程的顺利开展有着决定性的作用，并且其性能方面的优势也决定了勘查的实际结果，这在当前对于矿山能源极度需求的几天，钻探技术发挥的作用十分明显。

3.3 绳索取心技术

在获取岩心的过程中，使用这一技术无需使用钻杆，只有在钻头发生质量问题或者需要更换钻头时才会使用钻杆。这一技术在使用的过程中具有很大的便捷性和使用性，并且有着较广的应用范围[3]。同时，在钻探工作中保证这一环节的作业质量，并且对于钻进深度的要求就比较低。所以这一技术在使用的过程中，也使设备钻进的效率得到了有效的提升，如果在开展钻探作业时出现了堵塞的问题，因为打捞工具的存在，能够有效避免钻杆工具与矿心之间产生摩擦，进而使取心的效率得到保证，采用绳索取心技术是因为对于钻杆的需求度较低，并且机器的升降频次也较低，所以相关人员在进行作业过程中劳动强度也较低。这些优势的存在都使钻头的使用寿命得到了明显的提升，并且在当前我国矿山地质勘查中，这一技术得到了广泛的应用，并且取得了明显的成绩。

3.4 组合钻探工艺

组合钻探工艺是指将绳索取心技术与反循环取样技术进行有效结合，所获得的具有综合性的钻探工艺，这一方式能够对各个钻探技术的优点进行吸收，并且能在实际的勘查中发挥着重要的作用，因为其具有的优势比较明显，在进行矿山的地质勘探中，能够结合钻探的实际要求对地层进行相关数据信息的获取，使得整体的钻探效率得到提升，并且因为具有的优势明显，在一定程度上能减轻劳动力强度，同时也能降低一部分施工成本。

3.5 其他钻探技术

除了以上几种叙述的主要钻探技术以外，还有其他的钻探技术，比如新型节水钻探技术，这一技术在干旱地区的使用性较强，并且有着更高的使用性。结合当前勘探行业中的实际情况，以及当前已经掌握的地质岩层的情况，研发出新的钻探钻头，借助超声波技术，制作金刚石钻头，使得整体生产效率提升。除此之外也能够有效地使钻头使用寿命得到增加，并且这种钻头与普通钻头相比，钻进速度有着明显的提升。此外，对于新型冲洗液也进行了深入的研究和制造，能够有效解除冲洗液会在钻杆内部产生污垢的问题，同时还能对钻具的整体起到良好的保护作用，能够使钻具整体的使用时间得到增加。并且在当前的发展趋势下，对于新型泥浆体系以及泥浆材料也开始在钻探工作中得到了广泛的使用，所以在当前的发展中，对于这一方面的研究深度也在不断的深入，结合当前的实际情况，促进钻探技术能够得到完善和优化，并且在对矿山勘探过程中，能够更好的发挥这些钻探技术的优势，对于提升我国矿山地质勘查工程的实际作业水平有着重要的提升作用，同时对这些技术进行不断的完善和优化，也符合当今时代的发展趋势，是一种具有创新性的手段。

4 钻探技术在矿山地质勘查中的使用

钻探技术在矿山地质勘查中的运用比较广泛，并且也取得了良好的效果。在对多种矿山地形进行勘查过程中都会使用到相应的钻探技术，但是因为钻探技术之间也有着明显的优缺点，并且会受到自然条件的制约，在实际勘查作业中所取得的效果也有所不同。这些技术在使用的过程中，对于钻探的深度和钻孔位置的要求也具有明显差异，每一种方法都有自身特点，所以还需要对勘探技术进行深入的研究结合当前矿山地质勘查中所制定的相关要求，在矿山的地质勘查中，要重视使用方式的合理性，结合矿山的特点，提升钻探技术的适用性。

5 结语

总之，因为矿产资源对于我国经济社会发展发挥着重要的作用，并且随着发展速度的加快，对于矿产资源的需求也逐渐提升，为了能够实现有效的矿产资源使用，提升当前社会发展效率，还需要重视在矿山的勘查工程中使用钻探技术，将钻探技术的性能良好发挥，能够促进我国矿山地质勘查工程整体工作效率的提升。虽然在当前的发展阶段中，我国所具备的钻探技术水平与其他国家相比，还需要进行不断的完善，但是这些技术在使用的过程中也取得了明显的效果，在经过不断的研究和努力之后，相信这些钻探技术能够得到不断的优化和完善，更能满足我国当前矿山地质勘查工程的具体需求，促使整体工程作业效率的提升。