钻探技术提高对探矿效果提升的利处

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摘要：钻探技术是取得地下实物、验证地下信息、圈定矿体的唯一技术手段，因此钻探技术的提高对提升探矿效果有重要作用。我国的钻探技术与发达国家相比还有一定的差距，但是在不断的发展中也取得了较好的成果。文章分别从绳索取心钻探技术、液动潜孔锤钻探技术、反循环钻探技术和组合钻探技术入手，分析了我国的钻探技术对探矿效果提升的利处。

关键词：钻探技术；探矿效果；绳索取心钻探技术；液动潜孔锤钻探技术 文献标识码：A

中图分类号：P634 文章编号：1009-2374（2016）36-0199-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.36.099

近几年来，随着经济的发展和社会的进步，全世界范围内对矿物和金属的需求都大幅度提升，全球的固体矿产开采也以每年超过20%的速度上涨，因此钻探技术也随着探矿和开采的发展而逐渐改革和完善。我国钻矿技术的起步较晚，因此和发达国家相比还有一定的差距。改革开放以来，我国的钻探技术飞速发展，已经可以初步满足社会的需求，为探矿提供了技术保障。

1 绳索取心钻探技术

1.1 绳索取心钻探技术的特点和使用范围

绳索取心技术最早是美国将之引入到地质的钻探中，发展到20世纪80年代的时候，这种技术在钻探行业已经标准化，在探矿中发挥着重要的作用。在当时，美国和加拿大的绳索取心钻探量已经达到了钻探总量的90%以上，由此可见绳索取心在钻探和探矿中的重要性。我国在1976年的时候引入绳索取心技术，然后不断完善，形成了自己的体系。

具体而言，绳索取心的技术特点主要体现在以下三个方面：（1）提高钻进的效率。由于绳索取心技术不需要频繁地把岩矿心容纳管提升上来，因此就可以节省较多的时间，进而增加纯钻进时间，对钻进效率的提升有着重大意义；（2）岩心采取率较高。岩矿堵塞的时候，利用绳索取心可以快速地进行打捞，减少了岩矿腐蚀，再加上钻探柱的平稳性，就会减少矿心的脱落，提高岩矿心采取率；（3）延长钻头使用寿命。传统的钻探方式会频繁拆卸精钢钻头，在此过程中会不可避免地产生磨损。因此利用绳索取心技术，在更换钻头的时候才会提起钻头，延长了精钢钻头的使用寿命。

结合上述的绳索取心钻探技术的特点，它适用的范围主要是固体矿钻探、天然气钻探、冰层钻探、砂矿钻探等。而且随着绳索取心技术的进一步发展，其适用的范围会更加广泛，给探矿效果的提升提供保障。

1.2 绳索取心钻探技术的探矿提升效果

绳索取心钻探技术在1978年应用到探矿行业后，对探矿效果的提升有着明显的作用。（1）应用这种技术极大地提升了探矿工程的质量，工期也大幅度缩短；（2）这项技术还提升了钻头的使用寿命，钻进效率也有较大程度的提升。不仅如此，这项技术应用在探矿行业，还表现出了事故率较低、设备消耗低和劳动强度低的特点。因此应用这项技术，在缩短工期、保护设备的基础上，增加了探矿的质量和效果，有利于探矿的发展。

2 液动潜孔锤钻探技术

2.1 液动潜孔锤钻探技术的特点和使用范围

液动潜孔锤钻探技术在我国的发展比较完善，我国也是液动潜孔锤钻探技术研究和应用做到最好的国家之一。液动潜孔锤钻探技术就是在传统的回转钻头上增加冲击能量，这个冲击能量通过配套的设备实现。通过这项技术，钻头的运动方向就增加了，在钻探的时候岩层受到的力也更多，可降低钻探的难度，提升钻探的效率。从本质上来讲，液动潜孔锤钻探技术利用的就是岩层抗剪切的能力较大，但是承受冲击力的能力较弱特点，这是钻探技术的一次重大改革，对整个钻探技术的提升有着深远的影响。

根据液动潜孔锤钻探技术的特点，它适用的范围主要是脆性底层的钻探，这种底层也可以最大化地发挥出液动潜孔锤钻探技术的优点。由于液动潜孔锤钻探技术是在原设备的基础上增加额外的配套设备来附加能量冲击，所以大直径浅孔的钻探也适合用液动潜孔锤钻探技术。但是在使用液动潜孔锤钻探技术的时候要注意紧固件的放松，这也是液动潜孔锤钻探技术的缺点所在，因为能量冲击伴随着振动，而高频的振动往往使设备的零件松动。

2.2 液动潜孔锤钻探技术的探矿提升效果

目前，液动潜孔锤钻探技术在探矿行业的应用极为广泛，一些脆性的岩层都是利用液动潜孔锤钻探技术进行探矿的钻探，甚至不是脆性的岩层也会利用液动潜孔锤钻探技术进行探矿的工程。因为液动潜孔锤钻探技术的能量振动会提升钻进效率，大幅度缩短工期，这对探矿工程有着重要的意义。

在进行一些硬质金属矿的勘探和开采时，往往要耗费大量的人力和物力，即便如此，取得的效果也并不明显，钻进效率会受到很大的影响，工期被大大延长。但是在使用液动潜孔锤钻探技术后，就很好地解决了这个问题，虽然对金钢钻头的损害较大，但是在相对很短的时间内就可以完成探矿的工作，这对探矿效果提升的重要性不言而喻。

3 反循环钻探技术

3.1 反循环钻探技术的特点和使用范围

反循环钻探技术可以分为空气反循环和水力反循环两种，空气反循环利用压缩空气为介质，将压缩空气通过双壁钻杆运送到孔底，然后驱动孔底潜孔锤向下钻进，用来驱动孔底潜孔锤运动的气体再携带岩石碎屑经过双壁钻杆的中心通道向上返回地面，最后采用这些经空气携带上来的岩屑作为样品，送到检测中心去化验分析。这种钻探取样的方法具有成本低、效率高、适用于干旱缺水的区域施工等优点。但由于这种钻探取样的方法以全面破碎的岩屑作为样品，而岩屑不能真实完整地反映出所钻地层的结构特点和构造上的缺陷，所以，在某种程度上，这种方法不能准确地反映出地质结构。水力反循环连续取心钻探技术通常用清水或泥浆作为介质来进行循环使用，将循环介质通过双壁钻杆运送至孔底，再通过内管中心通道将取心钻头内部形成的柱状岩心运送至地面。该种钻探方法具有取心质量好、判层工作及时、劳动强度低的优点，但其效率相比空气反循环连续取样钻探法较低。综上可知，榱舜蟠筇岣咦晏降男率，应该将两种钻探方法结合在一起，使用一套双壁钻杆来进行驱动，结合辅助器具，实现综合钻探效率的提升。

根据反循环钻探技术的特点可知，它可以适用于地质勘探取样、水井勘察与施工、松软地层中爆破孔成孔、各种复杂地层中的锚固孔、注浆孔施工等场合，下面结合其中的两项进行说明。水井勘察与施工的循环介质为空气，钻头钻进地下的过程中，施工人员可根据岩样上返潮的程度来判断钻头是否进入了水层，如果孔口处返水量逐渐增大，则说明钻头进入水层的深度增加了，当钻头穿过水层后，返水量逐渐趋于稳定，通过这些现象进而可以较为准确地判断出水层的深度和位置。松软地层中爆破孔成孔，该种地层在成孔之后往往难以装药，使用反循环钻探技术可以通过双壁钻杆钻进，待孔成形后将药从内管中倒入孔中，然后再将双壁钻杆取出，该方法既能提高成孔效率，又能保证药成功装入。

3.2 反循环钻探技术的探矿提升效果

通过许多钻探生产实践表明，反循环钻探技术在野外钻探生产实践中具有较高的工作效率，因此它在野外钻探的应用较为广泛，除了应用于固体矿产的勘探外，在石油物探爆破孔、工程地质施工、水文地质勘探孔、通风孔、软弱地基处理等工作场合反循环钻探技术也能带来良好的经济效益，且具有较好的推广前景。但在近几年，反循环钻探技术在地质找矿探矿中使用极少，在这一工作领域该技术还有待进一步的完善和推广。

4 组合钻探技术

4.1 组合钻探技术的特点和使用范围

组合钻探技术是一种综合型钻探技术，它将金刚石绳索取心、空气反循环连续取样及水力反循环连续取心钻探的优点结合在一起，研发出了一种同时满足以上三种钻探工艺的组合钻探工艺。绳索取心钻探技术钻进效率高，钻头使用寿命较长，但其钻进效率和时间利用率较低；采用液动潜孔锤钻探技术工作时能量冲击较大并伴随着振动，高频的振动往往使设备的零件松动，而且钻头的磨损较为严重；空气反循环连续取样钻探技术是以全面破碎的岩屑作为地质样品，因此该工艺不能完全客观地反映所钻地层的地质结构。组合钻探工艺将一套双壁钻杆、一台钻机以及相关辅助器具根据所钻探的地质和地层结构要求，通过不同的组合形式，分别完成以上三种钻探工艺，不仅使钻探成本降到最低，而且能提高钻探效率。

组合钻探工艺的特点是同时具备三种钻探技术的优点，因此它的适用范围也更为广泛，工作环境一般较差。空气反循环连续取样钻探技术常用于取心困难的地质地层找矿勘探、老矿区扩展勘探取样钻探施工以及干旱缺水的施工环境。水力反循环连续取心适合于地下水的钻探施工，钻探深度为300～500m。相比前两项技术绳索取心钻探技术的钻探深度较大，可用于深层钻探施工取样。

4.2 组合钻探技术的探矿提升效果

组合钻探技术具有良好的应用前景，在我国新疆、青海、贵州等地区得到了较为广泛的应用，相比于传统的钻探技术，组合钻探技术不仅能有效地缩短工作周期，还能大大降低工作成本，目前，该技术在国内地质钻探施工场地具有良好的应用前景。

5 结语

矿产资源是一个国家经济发展的重要依靠，近几年，我国一直不断开发利用矿产资源，伴随着开矿探矿的需求，钻探技术也迅速地发展起来，虽然我国的钻探技术相比以往已经有了很大的进步，但和一些发达国家的钻探技术相比仍有待提高，发展钻探技术已成为提升探矿效果最有效的途径。目前，我国应用较为广泛的钻探技术分别是绳索取心钻探技术、液动潜孔锤钻探技术、反循环钻探技术和组合钻探技术，其中组合钻探技术结合了另外三种技术的优点，应用范围最广，研发钻探技术的目的是更好地保障探矿开矿的顺利进行，钻探的技术水平越高，施工的效率就越高，施工时间也会随之变短。

参考文献

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作者简介：魏宏焓（1987-），男，广西贺州人，广西岑溪市龙湾矿业有限责任公司地质助理工程师，研究方向：矿山的地质技术及安全生产管理。