试析地质资源勘查工程中的钻探技术

试析地质资源勘查工程中的钻探技术

张丽

安徽尚原规划咨询有限公司 安徽 合肥 230001

摘要：随着我国经济持续增长，工程建设行业得到了显著发展。在这一进程中，地质勘查作为工程项目的基础和关键环节，发挥着不可替代的作用。考虑到工程项目对地质资料精确度的日益提升的需求，地质勘查工作愈发显得重要。钻探技术作为地质勘查的重要手段，其应用对于提高勘查效率、确保资料可靠性至关重要。在地质勘查工程中，钻探机械设备所钻取的孔洞通常较浅且分布分散，这样的特点使得施工操作相对简便，减少了大型机械设备的使用需求。此外，岩石和砂层作为主要的勘测点，不仅提高了勘查的针对性，还有助于提升工作效率和勘测质量。

关键词：地质勘察；钻探技术；应用

0 引言

随着我国在多个领域技术水平的持续提升与经济的蓬勃发展，矿产需求量日益增长，这极大地推动了钻探技术的进步。在实际工程中，为确保钻探工程的质量和顺利完成相关工作，必须掌握正确的施工技术并选用合适的设备设施。钻探技术的选择与应用不仅关系到工程效率，更直接影响到矿产资源的开采与利用。

1 我国地质工程钻探概述

工程勘查，作为确保工程建设安全稳定的首要环节，主要是通过测绘、调查、试验等多种手段，系统收集与工程紧密相关的水体、土体和岩体的力学参数及其变化规律等关键信息。这些信息不仅用于论证建筑的适宜性、场地的稳定性，还用于评估环境演化性，为施工原则和资料提供科学依据。在众多的勘查技术中，地质工程钻探技术尤为关键。它不仅是确保勘查资料准确性的重要手段，还是进行孔内原位测试和岩土样品采集的不可或缺的工具。尤其在面对岩溶、砂土及碎石土等复杂多变的地层时，钻探技术的运用显得尤为关键。因为这些地层的特性复杂，只有通过精准的钻探，才能深入揭示其内部结构，获取准确的力学参数。

2 我国地质勘查工程的特点和使用条件

在勘探工程钻孔的布局过程中，自然地质条件、工程的具体特性与类型均需被纳入重点考虑范畴。例如，民用建筑与工业建筑因其功能需求与结构特点的不同，钻孔布置需严格遵循建筑轮廓线。相较之下，水坝工程由于其特殊的构筑形态和承水功能，钻孔则应当沿坝轴线进行布置。钻孔的应用范围广泛，其重要性不言而喻。通过钻探，不仅可以深入揭示地下的水文地质条件、地质结构，还能精准判断地层岩性，为工程设计提供详实可靠的地质资料。

3 目前我国几种常用的地质钻探技术

3.1 绳索取心钻探技术

绳索取心技术作为一种关键的提钻取心方法，其特色在于仅在钻头故障、需检修或更换时才提升钻杆。其基本原理在于，当岩心管内岩矿心填满或堵塞时，利用专门的绳索打捞工具，在钻杆内部提取岩矿心容纳管，无需将整个钻杆柱提升至地表，从而显著提高钻进效率。这种技术的应用不仅减少了提钻次数，还缩短了钻探周期，为地质勘查工作带来了显著的便利和效益。

3.2 液动潜孔锤钻进技术

当前，我国液动潜孔锤钻进技术已达到较高的研究与应用水平。该技术以回转钻进为基础，通过冲洗液驱动液动潜孔锤，将冲击力传递至钻头，实现岩石破碎。现场利用配套的泥浆泵输送冲洗液，液动潜孔锤安装在钻杆与钻头之间，随着钻孔加深，对钻头施加冲击负荷，从而提高硬岩钻进效率，降低成本。该技术体现了我国在钻探领域的创新与发展，对于提升钻探工作效率与经济效益具有重要意义。

3.3 反循环钻探技术

反循环钻探技术，作为地质勘探的重要手段，根据循环介质的不同，展现出其多样化的应用形式。其中，空气反循环钻探法以空气为介质，通过双壁钻杆的外管将空气输送至孔底。在孔底，空气因压力变化产生强烈的冲击力，从而驱动潜孔锤工作。潜孔锤与岩石相互作用产生的岩屑，在空气的带动下，经钻杆中心通道返回地面，供技术人员分析地下岩层特性。而水力反循环钻孔技术则是以泥浆或水为介质，它们在孔底起到润滑和冷却钻头的作用，并帮助获取岩心。随后，钻头携带岩心一同返回地面。与空气反循环相比，水力反循环在湿润地区或需要详细岩心分析时更具优势。这两种反循环钻探技术，虽然原理相似，但介质的不同使它们在应用上各具特色。在实际工程中，选择何种钻探技术，需综合考虑地质条件、工程需求以及环境因素。正确选择和应用反循环钻探技术，对于确保工程质量和效率具有重要意义。

4 地质资源勘查中钻探施工工艺技术的应用

4.1钻探施工工艺要点

4.1.1坍塌严重孔壁的钻探工艺

利用对钻机转速、钻探压力方面的控制，对钻机进行减压。如果坍塌情况比较严重的话，就需要对钻探措施做好及时的更换。

4.1.2地层倾角较大地层的钻探工艺

当地层倾角较大时，易发生坍塌事故。为应对此类情况，需采取全孔进浆措施，利用新浆替换脏泥浆，以确保孔内稳定。同时，钻进过程中应严格控制钻进参数，特别是钻速，以防抱钻现象发生。通过精准控制钻进速度和合理选择钻进方法，能够有效降低孔内事故风险，提高钻探工程的安全性和效率。

4.2 钻探施工技术要点

4.2.1 预防抱钻事故的发生

在钻探工程实践中，抱钻作为一种频发且后果严重的事故，往往给工程进展带来不小的阻碍。特别是在钻孔倾角较大、底层结构破碎的情况下，孔壁易发生坍塌和掉块，从而诱发抱钻事故。为了有效规避此类风险，采取科学合理的预防措施显得尤为重要。首先，当钻孔面临坍塌和掉块风险时，应迅速将内管捞出，随即进行冲孔操作。这一步骤的关键在于及时清除孔内可能引发抱钻的隐患，如钻屑和岩粉。通过冲孔，可以确保孔内清洁，减少岩粉在孔底的积累，进而降低抱钻事故发生的可能性。其次，在内管下入过程中应加速操作，当内管到达预定位置后，需确保各项参数稳定，再继续钻进。此举可确保泥浆循环的畅通性，进一步降低抱钻事故的风险。通过严格执行这些预防措施，可有效提升钻探工程的安全性及效率。

4.2.2选择合适的钻头

由于钻探过程中涉及的地层各异，选择适用的钻头至关重要。合理的钻头选择不仅有助于预防孔内事故，还能显著节约钻探成本。因此，在实际操作中，每次提升钻头后都应仔细检查其磨损情况，确保及时更换磨损严重的钻头，从而为钻探工程的顺利进行奠定坚实基础。

结束语：

地质资源勘查工作复杂且关键，其中钻探技术占据着举足轻重的地位。由于钻探技术涉及的工艺繁杂，因此在实际工作过程中，相关人员需依据具体的勘查需求与条件，科学合理地选择钻探技术。这一选择过程不仅要求考虑地质条件、钻探目的、设备条件等多方面因素，还需结合实践经验，确保钻探技术的有效性和安全性。通过科学合理的选择，能够充分发挥钻探技术在地质资源勘查中的作用，提高勘查效率和准确性，为地质资源的开发利用提供有力支持。

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