地质工程勘察中钻探技术方法及应用

地质工程勘察中钻探技术方法及应用

文忠云

云南锡业股份有限公司大屯锡矿 云南个旧  661000

摘要：地质勘察工程能够帮助人们了解目标地区的水文、地质条件，为工程建设方案的制定提供完善的科学依据。钻探技术是地质勘察工程中的重要环节。由于各地区的地质条件不同，采取的钻探技术也有所不同。地质勘察人员要充分了解每一种钻探技术的优点、缺点和适用范围，在灵活利用的同时，不断对钻探技术进行改进，同时多方面完善钻探技术，比如制造新型钻头、研发新型的冲洗液，进一步提高我国地质勘察的钻探水平。

本文对浅谈地质勘察工程中钻探技术进行分析。

关键词：地质勘察；钻探技术

我国国土辽阔，同时也蕴含着丰富的矿产资源，但是因为我国经济还处在发展中，因此也就和一些发达国家相比在钻探技术这一方面还有很大得大差距。但是我国现在不断发展，对矿产的需要也不断增加，那么现在我国的钻探技术也已经达到了一个先进水平，其表现在装备、工艺技术还有广泛应用领域等方面，在加上我国地质勘察舍业的不断发展，这也就间接的提高了我国钻探技术的水平。

1关于地质勘察工程

1.1概念

工程勘察指的是经过测绘、试验、勘探、调查等一些方法，从而获取到和工程建设相关的水体、土体及岩体的力学参数、变化规律、空间分布等一些信息，然后以此来对建筑适宜性、场地稳定性、环境演化性进行论证、评价、检验，同时再提出一些关于施工原则、资料的建议。地质工程钻探是很重要的勘探方法，同时也是测试孔内原位和岩土样品采取的一个重要辅助手段，也是保证勘察资料准确的一个基础，尤其是对一些复杂地层，比如岩溶、砂土、碎石土等，如果钻探的技术不合格，那么也就不能对地层结构进行准确的揭露，更不能获取到力学参数，甚至会出现勘察报告虚假这样的问题，那这也就直接影响了工程建设的质量，也会出现一些安全隐患。

1.2特点

对于布置勘探工程，在钻孔时，需考虑施工地质条件，详细分析工程实际特点。例如，民用建筑、工业建筑等工程，在布孔过程中，需根据坝轴线进行布孔。一般而言，大多数工程在钻孔时，需控制好深度，控制10m以内最佳，通常选择便于操作、结构简单的钻探设备。钻孔具有多种用途，在钻一个孔时，可勘察工程的水文地质、地质结构、地层岩性等信息。同时，在场地取样、场地观测、场地试验时，需依靠钻探技术辅助。因钻孔结构观测、编录、钻进特殊性，在施工作业时，同样具有特殊要求。

2主要钻探技术

2.1反循环钻探技术

反循环钻探技术，又可以分为空气反循环钻探技术和水力反循环钻探技术。这种分类是因为二者之间的循环介质不同。空气反循环钻探技术利用空气作为循环节制，空气通过双壁钻杆的外管被输送到钻孔底部，由于体积膨胀而产生剧烈冲击力，推动钻孔底部的潜孔锤冲击岩石和土壤，冲击产生的岩石碎屑和土壤样品会随着空气回升到地面的过程被带到地面，以供地质勘察人员进行分析研究。而水力反循环钻探技术利用水和你将作为循环的介质，利用水和泥浆的冲击力来冲击土壤和岩石，并将岩石碎屑和土壤样品带回地面。这两种技术各有各的优缺点和适用范围。空气反循环钻探技术的优点是劳动强度低，花费成本低，非常适合干旱地区的地质勘察，缺点是产生的岩石碎屑缺乏代表性，不能够完整地反映出目标地区的地质结构特点；水力反循环钻探技术则与其恰恰相反，得到的岩石碎屑比较完整，能够很好地反映出目标地区的地质结构特点，缺点是比较消耗水资源，花费成本更高，而且工作效率相对空气反循环钻探技术要低，适用于土质松软的地区。

2.2液动潜孔锤钻探技术

就目前液动潜孔锤钻探技术水平而言，我国在其领域取得的研究成果较为领先。该技术工作原理是通过冲洗液带动液动潜孔锤工作，而液动潜孔锤也会产生动能并传递到钻头，从而使得钻头钻击岩石。一般施工场地的泥浆泵通常会用来做输送冲洗液的最佳设备，这样就能够使得钻头反复运动，并产生有效冲击。液动潜孔锤钻探技术是基于回转钻探技术的基础上进行改进的先进技术，其工作过程中产生的冲击力和回转力能够有效提升其钻进效率，大大节省了钻孔成本。当然，该钻探技术也能够很好利用岩石抗剪强度特性克服其钻孔质量低的问题，大大提高了我国钻探工程地位。由于液动潜孔锤钻探技术基本都是应用在岩石坚硬、脆性大的地质结构，且其工作强度大、频率高，因此在作业过程中就要十分注意钻探设备的质量和紧固性，同时也要注意其所选液压泥浆的润滑性、粘稠度等等，确保其设备磨损度降到最低。当前，这种钻探技术主要应用在石化、金属矿产、水电建材等等产业领域。在实际地质勘察工程中，一般其地理特性和表现都不会呈现简单的单一性，因此在工程勘察过程中，都会运用到组合钻探技术，也就是综合运用以上三种钻探设备和技术，在不同环境条件下，根据每种钻探技术优势和特点来组合，从而在降低钻探劳动强度和人工成本的基础上综合提高钻探工作效率和效益。

2.3绳索取心技术

获取岩心时，无需采用钻杆，只有在钻头出现质量问题时，或不得不更换钻头，才会考虑使用钻杆。利用该技术提取岩心时，无需提升钻杆柱。该技术具有适应性、便捷性、使用范围广等优点。同时，使用该技术，可确保取心质量，降低钻进深度，极大提升设备钻进率，作业过程中，若发生阻塞过程，因有打捞工具，防止矿心和钻杆发生摩擦，确保取心效率。使用该技术，减少提升钻杆、升降钻杆的频率，进而降低了作业劳动强度，也延长了钻头使用寿命。利用绳索取心钻探技术完成的岩心钻探工作量仍不足全部固体矿产岩心钻探工作量的30%。国产绳索取心钻具存在材质不佳、加工质量差、易折断和脱扣等问题，不能满足1000米以深钻孔的需要。而深部找矿一般采用的替代方案是使用内径可以通过绳索取心钻具内管的普通钻杆来完成钻孔取心作业，这就在完成取心作业的同时增大了钻孔工作量。例如，对于坑道、地热、天然气、固体矿产、冰层等钻探，均可采用绳索取心技术。

2.4其他钻探技术

除了上述的几种主要技术，还有一些新材料和新工艺。新型节水钻探技术尤其适合用在干旱地区，在研发新钻头方面，是用超声波技术来制作金刚石钻头的，这样也就提高了生产效率，增加了钻头使用寿命，而且和普通的钻头相比，钻进的速度提高20%。随着新型冲洗液的研发，这也就解决了冲洗液在钻杆内部产生污垢的问题，同时也很好地保护了钻具，增加了钻具的使用时间。现在新型泥浆体系和泥浆材料也广泛地用在了水源和地质钻探等一些领域。

3 结束语：

总而言之，我国地质勘察工程是一项十分重要而复杂的系统工程，其中钻探技术涉及到各行各业，里面包含的知识层面也相当广泛。更为重要的是，每个地质勘察工程和项目由于其地理环境和综合条件的不同，其所采取的的钻探技术也都各不相同。对此，地质勘察同仁就必须要合理依据地质勘察工程来科学选择最为合适的钻探技术。地质勘察工作人员也必须要与时俱进，深入探索工艺更加，成本更低、效率更高的钻探技术，不断提高我国钻探工艺水平，为促进矿产资源综合效益的提高而不断努力。

参考文献：

[1]探究工程地质勘察中钻探技术[J].李刚.建材与装饰.2017（06）

[2]工程地质勘察中钻探技术的应用分析[J].罗爱.低碳世界.2014（13）

[3]工程地质勘察中钻探技术的应用浅述[J].陈鸿涛.中国新技术新产品.2018（05）

[4]探究工程地质勘察中钻探技术[J].李建明.绿色环保建材.2018（06）