探索深孔钻探技术装备与施工工艺

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【摘 要】近年来，我国深孔钻探技术装备与施工工艺水平都在不断提高，并且这些新装备和新的施工工艺已经在人类生产活动中得到大范围的推广和普及。本文主要分析了深孔钻探技术装备，阐述了当前最新的深孔钻探施工工艺，针对各种装备的安装方法以及施工工艺质量管控进行深入研究与分析，提出在实践活动中应该如何正确安装各种技术设备，提高施工工艺使用效率。

【关键词】深孔钻探；技术装备；施工工艺

随着我国科技与经济的快速发展，我国深孔钻探技术装备和施工工艺创新层出不穷，深孔钻探技术在实际生产活动中的应用越来越广泛，施工工艺的多样化和现代化推动我国勘测事业的快速发展。但是，由于深孔钻探生产环境十分复杂，因此，在使用新技术和新工艺时，实际施工存在很大难度，工作人员也会面临一些挑战。所以，研究深孔钻探技术装备和施工工艺具有重要的作用和意义，技术人员只有掌握技术的运用技巧，掌握每一种新工艺和新技术的操作技巧，才能在实践中真正运用各种施工工艺。

1 深孔钻探实践中的重点和难点

地质设计和施工合同要求施工技术人员一定要按照实际情况，有针对性地认真分析施工重点和施工难点，只有清楚掌握各种难点，在实践中才能及时应对各种技术难题，并且能保持较为冷静的思维，这是工作人员开展工作的重要前提和基础。在地质勘测过程中，一般常见的钻孔难点主要是钻进效果不明显，这种情况下，技术人员应该选用优质的金刚石头钻或者是孔内投磨料先对钻头实施研磨，然后在使用液动锤冲击回转钻进。其次，深孔钻探过程中掘进速度非常难以控制，工程建设工期比较久，钻孔技术装备是影响工程工期的最为关键的因素，而很多时候，深孔钻探项目的施工难度比一般工程大，且很多都是比较难以钻孔的岩层，其土质层的稳定性直接影响着机械式连续施工。再者，在施工过程中，由于钻孔机械本身设计存在一定的不规则性，在深孔钻探时，很多时候对于倾斜角度都有一定的要求，这要求技术装备具有一定的稳斜作用，绳索定向造料以及取芯技术的水平高低直接影响着开挖工程的进度和工作人员安全。深孔钻探是一项十分复杂且难度比较高的工作，对于施工技术人员的要求也是非常高，技术人员要具有良好的综合素质水平，进而才能更好地适应工作要求，并且在实践中正确运行各种新工艺，严格按照施工程序和施工技术要求完成钻孔工作。

2 深孔钻探工艺的技术装备

2.1 钻机的选择

深孔钻探一般需要钻出1000米到2000米范围左右的钻孔，再加上还需要确保地层的完整程度、钻孔口径的精确、钻孔倾角设计的合理以及岩石的各项力学性能，因此深孔钻探工艺的技术难度非常大，对技术装备的要求自然就会相应提高。钻机的选择需要保证其重心较低，速度的变化范围较大并且立轴行程要大，在这些要求下，深孔钻研工艺的钻机可以采用HXY-8、HXY-6、XY-6B以及XY-5等立轴式钻机，或者是HYDX-8B和HYDX-6型全液压钻机。

2.2 配套设备的选择

在深孔钻探工艺的施工过程中，常使用绳索取芯钻进工艺来提高施工的质量与速度。在钻孔深度大、环状间隙小以及泥浆和冲洗液的压力损失较大的情况下，可以通过加大钻机头部外径的方式予以解决。在这一过程中，动力机的选择需要与钻机以及泥浆泵的规格相匹配，对于钻塔的选择而言，除了要承载能力以及强度这两个方面的要求以外，其它方面可以适当放松。至于泥浆泵，型号为BW320的泥浆泵基本可以满足深孔钻进时2000米处所受压力的要求。

2.3 钻杆的选择

钻探施工的不确定因素越多，钻杆的受力情况可能就会越复杂，如果不能及时确定深孔钻探施工各方面的条件，那么就需要综合考虑各种情况，比如抗剪强度、抗扭、抗拉、抗弯、抗压以及抗扭等方面的因素对钻杆选择的影响。此外，丝扣的连接需要确保其牢固性、可靠性和密封性。加大钻杆的壁厚肃然可以提高其强度，但是其重量势必也会随之增加，回转阻力就会增大，致使钻杆的钻探深度受到影响。因此，国外的深孔岩芯钻探施工多使用铝合金钻杆，其重量仅为刚钻机的一半，在国外钻杆选择经验的基础上，相关单位可以大胆尝试铝合金钻机。我国常见的绳索取心钻进工艺中，钻孔的口径约为75毫米。在此基础上若想进一步提高钻探效率并降低施工成本，可以选择钻孔口径约为55.5毫米的钻杆，其口径所取出的岩芯不会影响到地质矿产的评价与研究结果。

2.4 取芯工具的选择

绳索取芯方式只适用于一般地层，如果地层的情况比较特殊，比如为破碎带、蚀变带等地层条件，那么岩矿芯的采取率就得不到保证。此时需要使用三层管钻具、喷射反循环钻具、液动冲击回转钻具以及半合管钻具等装备来提高岩芯采取率。

3 深孔钻探施工工艺及管理分析

在进行深孔钻探工程施工之前，工作人员一定要掌握基本的工作流程，要明白影响施工的相关因素，尤其是要注意地质层的性质，确保安全的情况下，使用施工工艺。

3.1 绳索取芯钻进工艺

深孔钻探应该选择，这种工艺在使用过程中会受到钻杆外径与孔壁环状间隙大小的影响，冲洗液在孔底循环时，其压力损失非常大，且会随着钻孔深度的不断加深，泵压也会升高，这种情况下，将会影响钻机的正常工作，因此，应该根据钻孔深度和岩石的完整度，使用钻杆和选用冲洗液，一般的孔隙应该在2-5mm之间，能满足相关技术标准要求。在使用这种绳索取芯钻进工艺时，一定要选择钻头，选用质量比较好、使用寿命比较久的钻头，能有效提高钻进的效率。

3.2 测井技术

深孔钻探施工从岩层矿心、地质编录外，同时应用孔中物探测井技术，提高钻孔的利用程度，这种施工工艺能为地质找矿提供更多可靠的信息，为地质找矿工作人员开展工作奠定基础。测井施工工艺目前在地质找矿中的应用已经普及开来，其施工时，应该根据入井仪器外径确定钻孔直径在规定范围内，以此确定上部钻孔结构，这种施工工艺成本比较高，但是属于一次性投入，且能获得丰富的地质信息，能不断满足地质对钻孔直径的特殊要求，能够以地质设计为标准，完成地质勘查工作。

4 结束语

综上所述，深孔钻探技术装备和施工工艺是影响我国地质勘测事业发展的关键因素，科技是第一生产力，只有不断提高和研发新工艺，使用新装备，才能不断提高实践活动的整体水平。因此，在使用各种新技术装备和新工艺时，一定要注意加强技术装备的管理，充分发挥技术装备在钻孔找矿工程中的重要作用。笔者根据自身多年工作经验总结出几点建议，首先，应该要不断加强技术人员培训，在使用施工工艺前，一定要熟练掌握各种工艺之间的差异，正确操作确保自身安全；其次，要成立专门的项目部，协调进行人员管理；最后，通过技术装备使用培训和技术工艺实践，实现深孔钻探技术和工艺在地质找矿实践活动中的全面推广。

参考文献：

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[2]李志强，黄忠高.地质深孔钻探技术与管理探讨[J].西部探矿工程， 2011（04）.