河南省地质矿产勘查开发局第五地质勘查院河南郑州450000
摘要:地质钻探技术作为一项非常繁琐的工艺,所涉及到的领域非常广泛,所以在实际工作中,工作人员要以地质勘察工程的不同为依据,选择具体的钻探技术。在实际工作中,受多种因素的影响,我们难免会遇到资源开采比较紧张的情况,有关工作人员应该以积极的态度对地质钻探技术展开全方位的研究,而且随着现代社会的不断发展,对相关人员的专业要求也越来越高,所以相关人员应该多学习钻探技术知识,为我国钻探技术水平的全面提升付出行动。鉴于此,本文主要分析地质工程勘查中钻探技术的方法及其应用。
关键词:地质工程勘查;钻探技术;方法
1、钻探特点及适用条件
不同类型的建筑物,不同的勘察阶段,不同的工程地质条件下,凡是布置勘探工作的地段,一般均需采用钻探方法。在工程地质勘察中,钻探是最基本最常用的勘探手段。与地质找矿钻探相比,工程地质钻探的特点是:
(1)勘探工程钻孔布置,不光要考虑自然地质条件,还需结合工程类型及特点。如水坝一股应顺坝轴线布孔,工业与民用建筑则需按建筑物的轮廓线布孔等。(2)钻进深度一般不大,除了大型水利工程,深埋隧道以及为了解专门的地质问题(如控测深岩溶)外,孔深均为十余米至数十米,所以经常采用简易钻探法和轻便钻机。(3)钻孔多具综合性目的,1个钻孔除了需查明地层岩性、地质结构和水文地质条件外,还要作各种试验、取样、氏期观测。有些试验往往与钻进同时进行,所以进尺较慢。(4)工程地质钻探在钻进方法、钻孔结构、钻进过程中的观测编录等方面,均有特殊要求。与物探、坑探相比较,钻探工作有其独特的优点,它可以在各种环境下进行,不受地形地质条件的限制。它能直接观察岩心和采样,勘探精度高。勘探深度火,不受地下水的限制,钻进速度也较快,这是坑探所不能比拟的。
2、当前地质钻探技术的应用现状
在当前地质钻探技术应用过程中,其涉及的领域不断增加,从最初的进行地质矿产的勘察工作,到今天已经成为地下水探测工作、岩土工程的地质探查、工程基础施工以及考古钻探等工作必不可少的项目,通过科学计算为各项工程提供精确的参数,帮助其工程合理科学的展开,大大节约了生产建设的成本。
目前,起步于二十世纪八十年代的各项较为先进的钻进方法已在我国的钻探施工实践中得到了较广泛的应用,如绳索取芯钻进、冲击回转钻进、螺杆钻定向钻进等,但是我们在超深孔钻探,复杂地质条件下钻进还有较大的差距,我国地质勘探技术还有很大的发展空间。
3、地质工程勘查中钻探技术的方法
3.1、液动潜孔锤技术
该钻探技术不只是在我国的应用和研究前景良好,在世界范围内都名列前茅。具体来讲,该项技术是在回转钻探的基础上建立起来的,工作流程是冲洗液驱动液动潜孔锤,采用这样的方式可以保证其在受到冲击时能够将所受到的能量顺利传递给钻头,进而成功完成破岩的动作。除此之外,冲洗液是运用现场的泥浆泵配送的,而且会在钻头的深入浅出中产生有节奏的冲击负荷。液动潜孔锤技术在一些脆性大,岩层坚硬的地质中适用最为广泛。因此,对液压泥浆的要求是粘稠度低、含砂量少而且润滑性也要好。液动潜孔锤技术作为常规回转钻探的一个改进结果,通过回转力和冲击力的双重作用,对高硬岩钻进的效率会有很大程度上的提升,进而就为我们降低了打孔成本。
3.2、组合钻探工艺
组合钻探工艺顾名思义是将多种钻探技术组合在一起的一种工艺技术,具体是将绳索取心技术、反循环取样、取心技术的优点综合在一起形成的一种钻探工艺,所以其优势特点是非常明显的:该项技术可以根据地质的钻探要求和地层的实际情况提升钻探的效率,可以很好地降低额外劳动以及成本。
3.3、反循环钻探技术
反循环钻探技术本身也有自己的分类,区分点在重要因素循环介质的不同,以此为依据分为水力反循环技术和空气反循环技术。前者的循环介质是水或者是泥浆,两者的循环方式没有大的差异,都是使用钻杆作为介质传送到孔底,在这个过程中在取心钻头的协助下能够获得柱状岩心,并且还可以将这些岩心带到地面上。这项钻探技术具有的优势特点是我们最终所获得的岩块是很完整的,取心质量高,而且还能非常有效地减轻我们的劳动强度,特别值得指出的是可以合理利用时间并对岩层做出准确的判断。但是此技术的缺陷就在于它和空气反循环钻探技术相比较起来,无论是钻进的速度还是效率都比较低,并且还比较耗费能量。通过空气反循环钻探技术的名称我们也可以看到此项技术的循环介质是压缩空气,在双臂钻杆外管的推动下压缩的空气会输送到钻孔底,然后在空气剧烈膨胀作用下出现冲击力,孔蒂潜孔锤随之被驱动起来,让其顺利作用在岩石上。工作人员需要将这些作为钻探取样样本并对岩屑展开相关的化验。
3.4、绳索取心技术
绳索取心技术是所有钻探技术中相对来说比较简单的一项技术,不需要钻杆就可以获取岩心,在进行钻头更换的时候才使用钻杆。在目前工程地质勘探中,绳索取心是一个应用比较广泛的钻探技术,最重要的工具就是充满岩矿心的岩心管和出现堵塞时候的打捞工具。绳索取心技术钻探深度比较低,而且在岩心获取上比较方便,很容易获取到完整而且质量比较好的岩心,钻岩效率相对来说比较高,有着适应性强和方便等特点,这也是绳索取心技术在地质勘探中应用比较广泛的原因之一。绳索取心技术不仅设备钻进效率高,能够充分保证岩心质量,而且在钻探过程中即使出现阻塞情况,因为打捞工具的影响,矿心和钻杆工具也有效避免了摩擦,从而保证取心效率。除此之外,绳索取心技术对提升钻杆的使用较少,升降频率也比较低,从而有效提高钻头的使用寿命,而且还在一定程度上降低了地质勘探人员的劳动强度。绳索取心技术除了在工程地质勘探中得到广泛的应用,在我国很多领域也被广泛使用,例如固体矿、天然气以及钻探坑道等,都被广泛使用。
总之,我国幅员辽阔,并且蕴含着丰富的矿产资源,但是受我国经济发展的限制和影响,致使我国的钻探技术和一些发达国家比较起来还有非常大的距离。随着我国各方面技术和水平的不断进步和提升,一些产业对矿产的需求量在不断增加,这在很大程度上促进我国钻探技术的发展水平,其具体表现在装备、工艺技术等多方面,在多个领域都有所涉及,并且我国地质勘察事业发展良好大家有目共睹,这也是促进我国钻探技术水平不断提升的重要因素。
参考文献:
[1]徐传水,朱琨.地质勘查与深部地质钻探找矿技术[J].世界有色金属,2017,(08):155+157.
[2]杨果.工程地质勘查中物探方法和钻探方法的结合应用策略[J].黑龙江科技信息,2017,(01):113.
[3]曹颖,孟繁鑫.浅谈地质资源勘查工程中钻探技术[J].黑龙江科技信息,2013,(19):47.
[4]王伟.深孔钻探技术在地质勘查中的应用[J].江西建材,2012,(03):302-303.
[5]蒋巍,邓晓飞,武明德,汪恩福.浅谈工程地质勘查中钻探信息对钻探方法选择的影响[J].青海国土经略,2008,(06):37-39.