矿山地质钻探工艺及钻探效率的提升策略

闫 禄，任铁强

（四川华锋钻探工程有限责任公司，四川 成都 610091）

作为促进国家经济发展的重要能源之一，矿产资源一直占据着举足轻重的位置，在现实生活中矿产资源不仅可以用作工业原料，甚至还有很多地区都需要依赖能源开采来维系正常生活。面对这种形势，有关部门必须加大力度提高矿山钻探工艺及其钻探效率，避免能源开采行业出现供不应求的生产窘境。如下，笔者将结合自身多年来相关的矿山钻探工作管理经验，首先就影响矿山钻探工作效率的基本因素展开简要阐述，分析当前我国的矿山钻探工艺，并以“引进技术和现代化设备”、“提高钻探人员专业素养”、“强化监管措施”三个大方面为切入点，分别探究提升矿山钻探效率的有效策略。还望个人之见，能为广大技术同仁提供可行的一些参考意见[1]。

1 影响矿山钻探工作效率的基本因素

影响矿山钻探工作效率的首要因素，便是地域与地层的客观条件，由于我国地大物博，很多地区的矿层在风化作用下，水溶侵蚀再加上各类复杂的地质构造，最终会导致地层破碎裂痕发育。在这总条件下的地层进行矿山钻探，无疑将面临巨大的挑战与压力。一方面，如若直接进行钻探，要考虑到有可能会产生大量的冲洗液流失，为了避免冲洗液白白浪费则需要采用隔离方式，具体方式是采用钻孔加深到地底大约2000m 左右。此时的钻孔深度并不是越深就越理想，还需要考虑到系统化的孔深数值，稍有不慎就有可能导致堵漏效果不佳，甚至有可能会流失掉更多的冲洗液，对企业的经济效益将产生严重影响。另外一方面，由于地层客观条件的约束，在遇上水源不足或者打泥浆过程中的任何意外情况，都有可能会影响到矿山钻探的工作效率。除此之外，在开采矿产资源的过程中还有可能会遇到溶洞或者采矿空区，此类现象同样会导致冲洗液大量损耗，甚至还有可能会遭遇到反水问题，此时则还需要对套管做好提前防护，以此来避免冲洗液遗漏[2]。

2 当前我国的矿山钻探工艺

2.1 一般回转工艺

通常情况下，一般回转工艺需要考虑的关键点包括钻井压力、回转速率以及泵量，这些关键点如若未能进行科学配置，则很多有可能影响工作效率。为了确保理想的排粉效果，大部分时候矿企工作人员会选择泵量规模较大的一些水泵设备，虽然这样在一定程度上可以提升钻探效率，但同时也很容易让矿井内壁承受巨大压力，最终由几率引发崩坍现象。因此，在使用一般回转钻井工艺的过程中必须要注意到如下几个重点：其一，有关钻井技术人员在落实钻探作业时，必须要遵循从低到高的工作顺序，同时还需要在过程中适当提高钻探压力；其二，工作人员在在开始钻探作业前，必须要做好对应的准备工作，要对当地的地质层进行仔细勘察，依据实际情况来选取钻头、钻孔以及钻压；其三，对于某些孔洞较深的矿井，要考虑到钻孔机设备本身的重量，若设备本身重量过大，则需要适当调整钻机回转速率，同时要注意降低电能消耗，对于那些孔洞较浅的矿井，则需要选择较高的钻速来推进工作[3]。

2.2 空气洗井工艺

所谓“空气洗井工艺”，其实就是指利用清洗液混合物来压缩空气完成科学配比，以此来满足混合条件制造成矿井需要的介质，只需要合理利用此类介质就可以很好的完成钻探工程项目的破岩工序。此类工艺的适用性极强，经常被用作一些地质环境条件十分恶劣的矿山钻探区域，特备是一些水资源较为缺乏的地区，空气洗井工艺所发挥出来的实际效果尤为理想。另外，空气洗井工艺还能够依据洗井类型的异同情况来进行灵活变通，可以将其划分为无话雾化洗井钻探工艺、粉尘洗井钻探工艺以及泡沫洗井钻探工艺等。总体而言，不同的洗井工艺各有自身优劣势，在实际钻探工作中应该采用哪种方式则需要根据实际情况而定，要懂得趋利避害，在最短的时间内取得最快的工作效率。

2.3 冲击回转工艺

实际上，此类工艺技术早在19 世纪初期就已诞生，经过多年的更新迭代升级，逐步形成了今天的应用格局。不过由于此类工艺在矿山钻探工程项目中的实际应用价值非常可观，因此一直沿用到今天。首先，在应用冲击回转工艺的过程中，工作人员一般会在钻杆下端位置专门安置一个冲击器，之后再利用回转扭矩以及轴向压力来施加作用力到钻杆钻头之上，以此来辅助矿山钻探作业。其次，冲击回转工艺中应用到的各类冲击器包含双作用冲击器、反作用冲击器以及正作用冲击器，无论是哪种类型的冲击器都需要依据频率来划分。通常情况下，低频冲击器的适用范围集中在 40Hz 以下的钻探作业，而高频冲击器比较适用于40Hz 以上的钻探作业，在导入冲击回转工艺的过程中，工作人员一定要注意结合矿山钻探项目的实际情况来选择最合适的冲击器，这样才能提高钻探工作效率[4]。

2.4 反循环工艺

反循环钻井工艺其实主要依赖矿企现场工作人员来完成，在开始作业之前需要相关人员使用冲洗液来完成内外管道与钻杆之间的环形空间循环，循环系统主要包括：其一，泵吸反循环系统。此类循环系统主要利用砂石泵设备来完成矿山钻探过程中的抽吸工序，由于在抽吸过程中砂石泵需要承受大气层的压力，因此必须将循环液从泥浆池输送到矿井入口处，之后再利用特定路径来完成引流，最终实现一整套科学化的反循环钻井施工。其二，气举反循环系统。此类反循环工艺主要适用于一些固体状的煤炭资源区，特备是一些地质条件较为复杂且难以勘察清楚的地区，因为这些地区一般情况下污染程度比较严重，所以需要工作人员利用气举反循环系统来辅助勘察工作。涉及到的主要工作流程，首先由输双臂钻杆中的内、外杆将循环液输送到地表层，反复循环之下完成整个矿井的清洗工序，以此来提高后续钻探工作的实际效率[5]。

3 提升矿山钻探效率的有效策略

3.1 大力引进先进技术与现代化设备

客观而言，无论是规模多大的能源开采企业，都需要一整套科学先进的钻探技术以及现代化设备作为支撑，否则后续的所有工作根本无法顺利推进。因此，矿山钻探相关部门必须清楚的认识到这一点，要在工作中大力引进先进技术与现代化设备。当然，由于我国地大物博，矿山各个区域的地层情况各不相同，因此在已经先进技术与设备的过程中，还需要结合因地制宜的工作理念，避免产生不必要的经济与资源耗费。举例而言，在西北某些矿山钻探区，由于该区域水资源相对较为缺乏，所以在引进工艺技术的时候要注意选取那些较为节约水资源的钻探工艺与机械设备，这样才能在保障经济效益的同时还能够提高钻探工作效率。另外一方面，对于选取的钻探设备一定要确保其完整性能，要定期对所有设备做好定期维护与保养工作，同时还需要钻探操作人员熟练掌握各类现代化钻探设备的操作要点，定期对钻探工作人员开展设备保养训练，确保相关人员能够将钻探设备的保养知识了然于胸，以此来延长设备使用寿命。还需要注意的一点是，矿山钻探作业过程中不能一味追求经济效益与生产效率，也需要注意周边自然环境的保护问题[6]。

3.2 强化钻探人员专业素养

除开先进技术以及现代化钻探设备的辅助，各地区的矿山钻探其实还需要依赖一支技术过硬的钻探精英团队，尽管如今自动化技术越来越成熟，但是涉及到井下的钻探作业，还有很多细节需要由人力来进行操控。提高钻探人员的专业素养，首先需要定期组织钻探技术人员定期参与专业课程训练，完成国家规定的各类资质认证，确保所有相关技术人员都能够将矿山钻探的理论知识与实际操作互相融合，熟练掌握各类操作要点；其二，企业还需要根据人员情况来制定钻探考核制度，要在内部形成一种良性竞争关系，对于钻探能力可以施行等级测试，同时依据测试等级来机遇奖惩措施，这样就可以在很大程度上激励员工积极上进，努力利用业余时间给自己充电，同时还可以在无形之间加强钻探部门内部的核心竞争力与凝聚力，让煤炭企业能够永葆生机[7]。

3.3 优化矿山钻探对应的监管措施

若想从根本上提高矿山钻探工作体系的规范化建设，必须对企业内部的钻探人员施行科学而强有力的监管措施，避免在工作过程中出现麻痹大意的行为。绝具体的监管措施主要包括：其一，专门成立一支钻探监管小组，小组主要职责负责参与到实际矿山钻探生产中的各个环节，用心监督好每一名工作人员的施工行为。成立这样一支监督小组，不仅可以大幅度提高矿山钻探效率，最重要的一点是还加强了安全生产，杜绝了许多不良钻探施工行为，为各级员工营造了一个安全稳定的施工环境；其二，对不规范钻探行为制定对应的惩罚制度，而对于表现良好的钻探工作人员则需要机遇一定程度的物质奖励，以此来激发矿山钻探的工作积极性与实际效率[8]。

4 结语

综上所述，本主要结合了笔者自身多年来相关的矿山钻探工作管理经验，首先就影响矿山钻探工作效率的基本因素展开简要阐述，分析当前我国的矿山钻探工艺，并以“引进技术和现代化设备”、“提高专业技术水平”、“强化监管措施”三个大方面为切入点，分别探究提升矿山钻探效率的有效策略。随着市场经济体制的不断深入，未来各行各业对于煤炭的需求势必将越来越高，为了满足各级人民群众对矿产资源的需求，能源开采开采行业内所有相关人员都必须积极发挥自身主观能动性，利用更加多元化、创新化的角度来优化矿山钻探工艺。如若有需求，甚至可以从国外成功开采案例中汲取有效养分，并结合自身实际情况来创设全新的矿山钻探工艺体系，以此来促进国家能源开采行业的可持续发展。