地质钻探技术与应用研究

曾德勇

前言

文章首先介绍了地质钻探及时应用的意义与作用，并对我国技术发展现场做出探讨。其次列举出两种先进的地质钻探技术，对技术应用的方法以及流程进行讨论，帮助明确不同技术存在的优势，以及能够适用的范围。为技术应用环节提供安全保障。

一、地质钻探技术的意义和作用

地质钻探能够帮助发现深层的矿产资源，广泛应用于采矿行业中，建筑工程前期规划也会使用到。开展地质勘探，可以更深入的了解地下层情况，帮助判断基层中是否存在不稳定因素。地质钻探技术是不断发展进步的，从传统的勘探测量方法逐渐进步到应用信息化技术，将测量得到的数据传输至计算机设备中，在系统内部完成运算分析的任务。地质钻探并不是单一的技术，而是将多种勘探技术融合在一起，实现功能互补，更好的为工程现场服务。

采矿前技术人员需要判断矿产资源所在的具体位置，常规的勘探方法对深层地质结果了解少，并且很难发现地质层中含有的风险因素，可能会对采矿方案的确定带来影响。钻探技术可以根据使用需求增大探测的深度，帮助技术人员了解深层地质结构，并判断是否存在不稳定因素，所确定的开采方案也更具有可行性。

二、目前地质钻探技术的发展状况

钻探技术是随着使用需求增大而发展的，我国矿物资源开采起步较晚，相关技术有很大的发展空间。社会发展对矿物资源使用量也不断增大，为保障社会经济能够稳定发展，采矿量也正在逐年上升，在这一阶段，钻探技术得到大力发展，勘探方法也由传统的测量记录逐渐向信息化进步。地质钻塔技术从1980年开始起步，传统技术方法实施过程中需要大量时间，需要频繁的更换勘探位置。技术发展进步后，可以借助液压技术实现探测头的输送，在短时间内进入到需要探测的深度，技术进步后为探测环节节省了时间，应用自动化技术的环节也在逐渐增多，并不需要工作人员的过多参与，结果准确度有明显的提升。

技术进步后对采矿行业起到推动作用，政府部门加大建设资金的投入量，采购国外先进设备的同时更注重自主研发创新，技术起步较晚，并且钻探方面的专业人才稀缺。使得我国地质钻探得不到深度发展，这一现状严重阻碍了技术创新，面对使用期间遇到的风险问题，也不能积极有效的解决。钻探任务如果涉及到的深度不大，现有技术能够在短时间内高效的完成工作任务，一旦需要测量的地质层位置较深，钻孔技术以及探测技术中都存在弊端，任务完成质量得不到保障。在未来的技术发展中，应借鉴国外先进工艺，结合我国采矿特征在技术上不断创新，减少与发达国家之间的距离。

三、繩索取心钻探技术

1、技术特点

可以节省钻孔所用时间，钻头所在位置特殊，能够起到保护作用，不会受钻探过程中的岩石影响。在钻探过程中岩石在摩擦作用下会产生大量的热，直接传递到钻头上容易引发设备损坏，绳索取心工艺使用期间并不会发生此类问题，并且对周边岩石结构带来的影响小，避免脱落现象发生。工作期间出现任何问题都不会影响到钻探的质量，由此可见，该种技术具有极强的稳定性，同时也能够保护设备与周边地质结构的完整性。

设备所提供的动力能够使探头选准，实现钻孔目的。随着钻探深度的不断增大，还能够对岩石碎屑进行清理，为后续作业提供安全保障。根据使用期间的调查数据显示，设备能够将大部分动力转换为钻孔的能量，不会出现过多的损耗，这样工作效率得到了保障。工作任务也能在短时间内完成，现场工作人员听从指挥对设备位置进行调试，便可以实现地质钻探作用，对于周围岩石松动等风险问题，也可以随着作业深度及时做出调整。

2、使用范围

绳索取心技术可以应用在采矿环节的地质探测中，开采环节也不能缺少探测技术的支持。可以帮助技术人员快速了解深层地质情况，根据开采需求适当调节钻探技术，减少生产过程中的能源损耗，开采量也会有明显的提升。技术在应用期间不断总结遇到的问题，并探讨出有效的解决方案，使得技术有明显的进步。

3、推广应用情况及效果

自1978年以来，绳索取心钻探技术在我国地矿、冶金、煤炭、核工业、建材、化工等部门得到了广泛应用，取得了显著的经济效益和社会效益，深受广大地质职工的欢迎，被誉为“四高、三低、两好”（工程质量高、时间利用率高、钻进效率高、钻头寿命高；事故率低、劳动强度低、设备材料消耗低；地质效果好、经济效率好）的先进钻探方法。截至20世纪90年代，我国绳索取心钻探工作量已经完成数千万米。目前绳索取心钻探最深钻孔世界纪录为5424m。在近年来我国地质找矿深孔、特深孔钻进中，绳索取心仍然是最有效的钻进方法，也是首选的工艺方法，在已施工完成的20余口2000m以上的深孔中，全部是用绳索取心钻进方法完成的，最大孔深已达2706.68m。绳索取心钻探技术的成果拥有单位主要是勘探技术研究所。

四、液动潜孔锤钻探技术

坚硬、致密“打滑”，尤其是脆性地层使用液动锤可大幅度提高钻进效率。由于是在回转钻进的基础上增加液动锤，因此对设备不需要做改变，但由于液动锤高频振动，在使用时应注意设备的紧固件防松问题，我们推荐，在大直径、浅孔进行液动锤钻探时可配套减震稳流平压的空气室，这样对稳定液动锤性能、保护泥浆泵及地面设备都有明显的改善效果。液动锤是在含有固相及微粒钻削的泥浆环境下高频往复运动，因此采用高质量泥浆、并且用好则显得十分重要。否则会加剧液动锤零件磨损、影响使用寿命，还可能阻卡使液动锤不工作。因此有必要对泥浆提出较为严格的要求：润滑性能好、含砂量低、黏度密度低，黏度一般不大于30s，含砂量不大于0.1%，密度1.1g/cm3；在条件许可时推荐使用泥浆润滑剂更能提高液动潜孔锤性能并延长使用寿命。泥浆材料推荐具有四低（低粘、低切、低密、低失水）一高（高润滑性）的LBM。在使用大直径液动锤钻进时，更应重视泥浆的净化工作，在有条件时最好配备净化设备，或采取多级沉淀方式，同时注意对泥浆泵的吸水莲蓬头增加过滤装置。

小结

我国地质钻探技术研究起步较晚，传统的技术方法已经不能满足采矿环节的需求，想要突破这一现状，技术人员应加强自主创新研究，不断总结技术应用期间遇到的阻碍问题。有针对性的开展创新研究，为资源开采环节提供有力的技术支持。

（作者单位：吉林省煤田地质一一二勘探公司）