地质勘察钻孔技术探析

摘要：本文主要是对工程地质钻探中的钻孔技术进行探讨分析，并提出自己相应的观点。

关键词：地质勘察；钻孔技术；探析

中图分类号：TD166 文献标识码：A文章编号：

1 工程地质钻探中钻孔技术所面临的挑战

改革开放以来，我国经济飞速发展，工程地质钻探项目越来越多，其中，钻孔技术是工程地质钻探的重要组成部分，主要是为了获取岩土层和地质资料的各项力学、物理、化学参数，以便于为工程地质项目的施工提供数据保障。研究表明，钻探技术是矿产资源勘查、地质调查中不可缺少的技术手段, 是唯一能从地下取出实物地质样品的技术方法。然而，随着科学技术的不断发展，传统的钻孔技术已经难以适应当今复杂的钻探发展要求，必须提高钻探方法技术应用水平,逐步加强深部钻探关键技术及装备的应用研究,从而切实地提高勘探工程的找矿效率和水平。但是，由于我国幅员辽阔，地质环境复杂，需新的钻探钻孔技术投入使用，包括陆地及海洋天然气水合物资源钻探取心取样技术,高原高寒地区钻探技术以及探索天然气水合物开发技术等，对不同的岩石及施工条件, 要缜密分析，并结合现有各种有针对性的高效钻探方法，才能切实地提高我国地质钻探水平。工程地质钻探中钻孔技术所面临的挑战主要体现在：1）需要开发10000～15000米级别的超深孔钻探技术，并需要结合我国深海矿床的实际情况，研制出钻探深度达10000m的智能化、自动化、实用化的钻机、钻具和钻探工艺；2）要研制出1500m以上深的全液压、高效地质岩心钻机及配套工艺技术，以便于很好地满足我国东部深部隐伏矿床找矿勘探需要；3）要借鉴国外先进水平，加强矿产勘查新方法、新理论、新技术的推广, 进一步探讨液动冲击回转钻进技术，多工艺空气钻进技术以及金刚石绳索取心钻探技术等。

2 钻孔技术分类

2.1 岩心钻

岩心钻是进行矿床勘探过程中用来了解矿体深部地质情况和水文参数的重要工程手段之一。岩心钻技术应用范围非常广泛，不受条件限制，无论在山区或平地，或是矿种或矿床有多复杂，人们经常采用岩心钻技术来了解矿床规模或矿体向地下深部的延伸情况。因此，通过在钻探中钻机所获取的岩心及岩粉，就能够详细地研究被钻孔所穿的地质地貌。在实际操作做，共岩心采取率应大于60%～70%；对于矿体倾角较大的情况，则要求采用倾斜钻孔，而对于矿体倾角较平缓时，一般采用垂直钻孔，从而提高工程地质钻孔技术水平。

2.2 浅钻

在实际施工中，其实浅钻的用途与浅井相似，通常是在涌水量比较大时用来代替浅井。因此，浅钻主要是用来勘探埋藏不深的矿床，或者是那些不必要采用深钻技术的矿井。浅钻技术操作较简单，成本低，孔浅，设备容易搬动，能够容易获取近地表部分的矿体数据，并可以代替浇井。浅钻技术的种类很多，多半是自行的安装在汽车上，但钻进岩石的硬度有一定的限制，不宜太大。

2.3 地下钻

一般情况下，我们将在水平坑道中钻进的岩心钻称地下钻，也称为坑内钻。地下钻技术操作比较复杂，成本高，况且适应范围局限。但是，对于许多矿体产状复杂的矿床或者地质条件比较多变的矿井进行详细勘探或生产勘探时，容易得出精确的地质数据，并且效率也比较高。

3 钻孔技术的应用探讨

在地质工程钻探中，采用专业的钻探设备向地下钻成的深度较大、直径较小的柱状圆孔，称为钻孔。一般情况下，钻孔深度和直径的大小往往取决于钻孔的用途和地质情况。钻孔就是为了获取矿心、岩心、液、气态样品和岩屑等第一手地下地质实物资料，以便于施工人员观测地下水层水文地质动态和制度开采地热、地下水、油气等矿产资源的依据。目前，钻孔技术已经广泛应用于许多部门，并呈现出其诱人的应用前景。主要体现在：1）钻探水井，以便于人们开采地下水资源，为农业、工业、国防及人们生活用水的开发提供可靠的水文地质资料数据，降低地下水资源的开采成本；2）工程基础施工钻孔，勘探工程施工现场地质条件，让施工人员更详细地了解地下溶解岩盐、水文、地质等参数，为加固处理建筑工程基础提供保障；3）在采矿或隧道等工程施工中，往往辅助钻孔施工，通过钻孔施工能够很好地满足探水、排水、冻结、探气、通讯安装管线、爆破以及运输等施工要求，极大地提高工程施工效率；4）用于水文、石油钻井勘查和开发石油、天然气等工程勘探；5）用于了解地质构造与地质地貌，实现地质普查或勘探钻孔，从而便于人们找矿或探明矿产储量。

4 工程地质钻探中钻孔技术的发展趋势

随着钻探技术的不断发展，钻孔技术也在不断进步，将会有越来越多的先进钻探施工设备应用到地质钻探中来，并将向着降低施工成本，提高钻探工程质量和效率的方向发展。同时，它将会被更多地应用到商业性地质工作, 同时也为公益性地质工作服务。当它服务于公益性地质工作时, 其公益性质体现在向社会公布的公益性地质成果中, 使整个社会都受益，此时钻探技术研究成果就不仅仅限于科研本身的意义。钻孔技术的发展趋势主要体现在以下几方面：1）定向对接连通井技术和定向钻进技术的钻孔测量需要加大投入使用力度，并争取获得具有我国自主知识产权的技术成果；2）加大对天然气水合物钻探技术的研讨，使之取得实质性突破,降低对国外技术的依赖程度，以便于更好地满足我国对这一新能源矿产的勘探开发需要；3）钻孔设备制造技术需要进一步提升，尤其是钻具、钻头、钻机要提高研发水平进展。目前，虽然传统的高性能钻头、钻具研制技术已经成熟，并为相关企业带来可观的经济效益，同时，高强度的轻质合金钻杆、高寿命的聚晶金刚石复合片PDC钻头以及绳索取心钻杆、多级伸缩式钻杆技术已在工程施工中成功应用。但是，随着钻孔地质条件日益复杂，要求有新的适应特种地质条件的各种钻机出现，并能够在自动化操作、高效节能、质量可靠性、高质量钻进等多方面取得更大的进展,并将先进设备与施工工艺紧密结合起来，探索出更先进的钻孔技术；4）由于工程地质钻探过程中所遇到的外部环境日益复杂，并且对钻孔工艺与技术的要求也各不相同。因此，在面对不同的岩石及施工条件,要善于总结经验，并根据现已有各种有针对性的高效钻探技术方法。在定向钻进、取心钻进、深孔坚硬地层钻进以及坑道内钻进等情况,尽可能地采用金刚石钻进的方法；对于软土层，应该采用振动钻、螺旋钻、偏心套管钻进以及机械工静力成孔等的方法；而在遇到坚硬和中硬的地质地貌并且要求钻进垂直较短的岩孔时, 应该采用冲击回转式机械成孔方法。

5 结束语

钻探工程，是当今地质工程中不可缺少的重要环节，通过钻探来获取岩层数据信息，并辅以现场工程地质测试，从而为整个地质工程的各项力学、物理、化学参数建立数据库，为今后的施工工序制定，建筑物类型设计以及施工方法等提供数据，最终确保工程施工的顺利进行，防止滑坡、泥石流等地质灾害，钻孔技术是工程地质钻探的重中之重。

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