淺談地質(zhì)勘察工程中的鉆探技術(shù)

劉宸

摘 要：隨著我國經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展，對于各種能源的需求量大大增加，我國的地質(zhì)勘察工程也逐漸發(fā)達。在地質(zhì)勘察工程中，鉆探技術(shù)發(fā)揮了重要的作用。鉆探技術(shù)的不斷改進，大大提高了我國地質(zhì)勘察工程工程的技術(shù)水平。文章將對簡述地質(zhì)勘察工程的含義和特點，介紹一些地質(zhì)勘察工程當中的主要鉆探技術(shù)類型。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)勘察工程；鉆探技術(shù)；鉆孔

地質(zhì)勘察工程工程具有強烈的學科交叉性，與地質(zhì)學、物理學、地質(zhì)學、工程建筑學都具有密切的聯(lián)系。在地質(zhì)勘察的過程中，鉆探技術(shù)具有舉足輕重的地位。雖然我國的鉆探技術(shù)水平比較低，相比歐美發(fā)達國家還有一定的差距，但是也在不斷進步的過程當中。鉆探技術(shù)的不斷進步，帶來的良好后果就是我國的礦物資源產(chǎn)量逐年增加。我國應當保持這種良好發(fā)展勢頭，盡快縮短與發(fā)達國家在經(jīng)濟上的差距。

1 地質(zhì)勘察工程簡述

地質(zhì)勘察工程，就是通過勘探、試驗、調(diào)查、測繪等手段，對目標地區(qū)的地質(zhì)條件進行判斷和評估，了解目標地區(qū)的水體、巖體、土體的分布情況和變化規(guī)律。了解了這些條件，就能夠?qū)ㄖ锏倪m應性、穩(wěn)定性和環(huán)境演化性進行論證、分析，為施工方案的確定和修改提供依據(jù)。地質(zhì)勘察工程涉及多項工程技術(shù)，其中以鉆探技術(shù)最為重要。通過鉆探，地質(zhì)勘察工作者能夠了解當?shù)氐耐寥罓顩r、巖石類型、地下結(jié)構(gòu)分布，有助于制定準確的工程建設(shè)方案。

在進行地質(zhì)勘察的鉆孔過程中，鉆孔深度通常不超過10米。地質(zhì)勘察人員從鉆孔當中進行取樣、觀測、試驗分析，能夠有效了解目標地區(qū)的地質(zhì)條件，比如土壤的質(zhì)量、巖石的堅硬程度、地下水的流速和流向等等。這些信息都是確定工程建設(shè)方案不可缺少的信息依據(jù)。比如在建設(shè)工業(yè)建筑或民用建筑的時候，鉆探孔的布置一定要考慮到建筑的輪廓線。而在建設(shè)水壩工程的時候，鉆探孔的布置則要沿著水壩的軸線來進行。

2 主要鉆探技術(shù)

2.1 反循環(huán)鉆探技術(shù)

反循環(huán)鉆探技術(shù)，又可以分為空氣反循環(huán)鉆探技術(shù)和水力反循環(huán)鉆探技術(shù)。這種分類是因為二者之間的循環(huán)介質(zhì)不同。空氣反循環(huán)鉆探技術(shù)利用空氣作為循環(huán)節(jié)制，空氣通過雙壁鉆桿的外管被輸送到鉆孔底部，由于體積膨脹而產(chǎn)生劇烈沖擊力，推動鉆孔底部的潛孔錘沖擊巖石和土壤，沖擊產(chǎn)生的巖石碎屑和土壤樣品會隨著空氣回升到地面的過程被帶到地面，以供地質(zhì)勘察人員進行分析研究。而水力反循環(huán)鉆探技術(shù)利用水和你將作為循環(huán)的介質(zhì)，利用水和泥漿的沖擊力來沖擊土壤和巖石，并將巖石碎屑和土壤樣品帶回地面。

這兩種技術(shù)各有各的優(yōu)缺點和適用范圍?？諝夥囱h(huán)鉆探技術(shù)的優(yōu)點是勞動強度低，花費成本低，非常適合干旱地區(qū)的地質(zhì)勘察，缺點是產(chǎn)生的巖石碎屑缺乏代表性，不能夠完整地反映出目標地區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)特點；水力反循環(huán)鉆探技術(shù)則與其恰恰相反，得到的巖石碎屑比較完整，能夠很好地反映出目標地區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)特點，缺點是比較消耗水資源，花費成本更高，而且工作效率相對空氣反循環(huán)鉆探技術(shù)要低，適用于土質(zhì)松軟的地區(qū)。

2.2 繩索取心技術(shù)

繩索取心技術(shù)可以不利用鉆桿就獲取巖心，核心工具是裝載巖心的巖心管。但是，如果鉆頭出現(xiàn)質(zhì)量問題，不得不進行更換的情況下，獲取巖心仍然需要用到鉆桿。大部分情況下，繩索取心技術(shù)還是可以進行廣泛應用的，具有極強的便捷性和適應性，還能夠保證巖心的質(zhì)量。利用繩索取心技術(shù)，鉆孔的深度會比其他的鉆探技術(shù)要淺，花費的時間比較少。如果發(fā)生了阻塞，還能夠利用打撈工具取心，能夠避免鉆桿工具與巖心發(fā)生摩擦，提高了取心的效率。在繩索取心技術(shù)的過程中，鉆頭的升降頻率比其他技術(shù)方式要低得多，鉆頭的使用壽命大大增加。

另外，繩索取心技術(shù)過程中勞動人員的工作強度比較低，工作人員沒有太過沉重的體力負擔。在對坑道、冰層、天然氣和固體礦產(chǎn)的鉆探過程中，都可以應用到繩索取心技術(shù)。

2.3 液動潛孔錘鉆探技術(shù)

這種技術(shù)的主要工作原理是利用沖洗液來提供液動潛孔錘的動力，液動潛孔錘再帶動鉆頭來進行鉆探。向液動潛孔錘當中輸出沖洗液，通常會采用泥漿泵這一工具。泥漿泵按照一定的頻率反復將沖洗液輸入液動潛孔錘，液動潛孔錘在沖擊力和回轉(zhuǎn)力的作用下，對地下巖石和土壤發(fā)起沖擊。利用這一技術(shù)，鉆孔的效率得到了極大程度的提高，同時成本卻有所降低，非常適用于地下巖石硬度大、脆性大、抗剪強度低的施工地區(qū)。這一技術(shù)的施工重點是設(shè)備的緊固問題，沖洗液的質(zhì)量也有很大影響。在選擇沖擊液時，要盡量選擇潤滑性強、含沙量低、粘稠度低的液壓泥漿，這樣才能保證鉆孔的質(zhì)量。另外，在這種技術(shù)模式當中，液動潛孔錘的工作強度很大，自身損耗速度較快，需要頻繁地進行更換。所以，目前對這一技術(shù)的主要改進方向，在于提高液動潛孔錘的工作效率，降低液動潛孔錘的損耗速度，延長其使用壽命。這一技術(shù)主要應用于金屬礦山、化工生產(chǎn)、石油開采、水電建材等領(lǐng)域。

2.4 其他鉆探技術(shù)

組合鉆探技術(shù)，就是講上述的反循環(huán)鉆探技術(shù)、繩索取心技術(shù)和液動潛孔錘鉆探技術(shù)組合到一起進行鉆探。這一技術(shù)綜合了上述三種技術(shù)的優(yōu)點，能夠根據(jù)目標地區(qū)的地質(zhì)條件和鉆探要求來進行鉆孔，提高了鉆探效率的同時也降低了鉆探花費的成本。新型節(jié)水鉆探技術(shù)也是一種新興的鉆探技術(shù)。這一技術(shù)是考慮到干旱地區(qū)的地質(zhì)情況所產(chǎn)生的，利用超聲波技術(shù)制造的金剛石鉆頭來進行鉆探，不僅鉆探效率極高，而且具有很長的使用壽命。新型沖洗液的研制也是一種改進方向，彌補現(xiàn)在通用的沖洗液容易在鉆桿內(nèi)部產(chǎn)生污垢的缺陷，對鉆具進行保護。

3 結(jié)語

地質(zhì)勘察工程能夠幫助人們了解目標地區(qū)的水文、地質(zhì)條件，為工程建設(shè)方案的制定提供完善的科學依據(jù)。鉆探技術(shù)是地質(zhì)勘察工程中的重要環(huán)節(jié)。由于各地區(qū)的地質(zhì)條件不同，采取的鉆探技術(shù)也有所不同。地質(zhì)勘察人員要充分了解每一種鉆探技術(shù)的優(yōu)點、缺點和適用范圍，在靈活利用的同時，不斷對鉆探技術(shù)進行改進，同時多方面完善鉆探技術(shù)，比如制造新型鉆頭、研發(fā)新型的沖洗液，進一步提高我國地質(zhì)勘察的鉆探水平。

參考文獻

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