地質(zhì)勘查和深部地質(zhì)鉆探找礦技術(shù)的探討

曹 梁

（山東省核工業(yè)二四八地質(zhì)大隊(duì)，山東 青島 266000）

在當(dāng)今的經(jīng)濟(jì)社會(huì)之中，隨著人們生活水平的不斷提升，各種能源的需求量也在不斷增加。但是由于地表和淺層礦產(chǎn)資源越來越難以找尋，因此，為滿足當(dāng)今社會(huì)對(duì)于礦產(chǎn)資源的需求，相關(guān)單位也越來越注重于通過地質(zhì)勘查以及深部地質(zhì)鉆探找礦技術(shù)來找尋深部的礦產(chǎn)資源。所以，深入分析深部鉆探找礦技術(shù)將會(huì)對(duì)深部找礦工作的順利開展有著重要的意義。

1 工程概況

本次所研究的是西部自治區(qū)的礦區(qū)深部地質(zhì)鉆探找礦工作。近年來，此地區(qū)部分礦區(qū)淺部資源經(jīng)歷了不斷的開采之后已經(jīng)趨于枯竭，為了勘查深部的礦產(chǎn)資源，本次工程計(jì)劃對(duì)該礦區(qū)的一個(gè)區(qū)域的深部地質(zhì)進(jìn)行鉆探找礦，該找礦區(qū)域的海拔高度大約有3400m，劇相關(guān)專家推測(cè)，該找礦區(qū)域之中的多金屬礦在深部可能十分豐富。通過初步地質(zhì)勘查發(fā)現(xiàn)，該區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)屬于單斜構(gòu)造，斷裂構(gòu)造呈現(xiàn)出了發(fā)育狀態(tài)，巖石有輕微變質(zhì)的特征，巖體和巖體的接觸帶都出現(xiàn)了強(qiáng)烈的蝕變情況。

2 深部地質(zhì)鉆探找礦的常見技術(shù)分析

（1）空氣反循環(huán)取樣鉆探技術(shù)。空氣反循環(huán)取樣鉆探技術(shù)是利用空氣循環(huán)介質(zhì)原理，用雙壁鉆桿來回進(jìn)行沖擊，打碎深部地質(zhì)之中的巖石，采集到的巖粉會(huì)經(jīng)鉆孔運(yùn)輸?shù)降孛妫缓笸ㄟ^對(duì)樣本進(jìn)行詳細(xì)的分析與對(duì)比，就可以對(duì)深部礦山之中的礦產(chǎn)資源分布情況及其地質(zhì)特點(diǎn)做到深入掌握，這對(duì)于后期開采工作的順利進(jìn)行將會(huì)起到有力的理論支撐作用[1]。將該技術(shù)應(yīng)用到深部地質(zhì)鉆探找礦工作之中，不僅可以精準(zhǔn)確定出整個(gè)礦區(qū)之中的礦產(chǎn)類型及其范圍，這樣就可以讓深部地質(zhì)鉆探找礦工作的難度得到很大程度的降低，也可以節(jié)約成本。

（2）定向鉆探技術(shù)。定向鉆探技術(shù)就是定向?qū)δ繕?biāo)巖石進(jìn)行的控制與鉆探。通過對(duì)鉆探方向的確定，可以讓鉆探路徑嚴(yán)重偏移目標(biāo)路徑的情況得以有效避免。在深部地質(zhì)鉆探找礦的過程中，如果確定了鉆進(jìn)方向，卻因?yàn)槭艿皆O(shè)備和技術(shù)等方面的原因而出現(xiàn)鉆進(jìn)方向嚴(yán)重偏移目標(biāo)的情況，不僅很可能錯(cuò)過對(duì)礦產(chǎn)資源的合理開發(fā)，也會(huì)對(duì)該地區(qū)礦產(chǎn)資源的科學(xué)判斷造成嚴(yán)重的不利影響。為避免這樣的情況發(fā)生，將定向鉆探技術(shù)應(yīng)用到深部找礦工作之中，通過對(duì)鉆探方向的精準(zhǔn)掌控，就可以讓深部地質(zhì)之中的礦產(chǎn)資源得到精準(zhǔn)勘查。由此可見，定向鉆探技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于我國深部找礦工作的順利開展有著很大程度的幫助作用。

（3）金剛石繩索取芯技術(shù)。金剛石繩索取芯技術(shù)在當(dāng)今的深部找礦工作之中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，該技術(shù)主要是借助于金剛石特有的高強(qiáng)度特點(diǎn)來磨削地質(zhì)之中的巖石，這樣就可以進(jìn)入到深層的地質(zhì)之中，對(duì)其中的礦產(chǎn)資源及其分布情況進(jìn)行深入勘探。在應(yīng)用這一技術(shù)進(jìn)行具體的施工之中，金剛石以及繩索發(fā)揮出的作用都十分巨大。繩索鉆進(jìn)可以進(jìn)入到巖石的內(nèi)部，并且將巖石內(nèi)部的巖心帶到地表面，為相關(guān)專家精純分析深部地質(zhì)情況提供足夠的便利條件。

3 深部地質(zhì)鉆探找礦技術(shù)在本次工程之中的具體應(yīng)用分析

（1）施工準(zhǔn)備。在本次深部鉆探找礦工作開展之前，為了進(jìn)一步保障找礦工作的有序進(jìn)行，我探礦工程部選擇了目前比較常用的施工設(shè)備，考慮到本次工程之中實(shí)際的地質(zhì)條件和施工條件，選擇了黃海HXY-5A鉆機(jī)設(shè)備，該設(shè)備可以在1500m的深度范圍之內(nèi)進(jìn)行鉆探找礦，且有著較強(qiáng)的牢固性和較高的可靠性。

（2）鉆具材料的合理選擇。在進(jìn)行深部地質(zhì)的鉆探找礦過程之中，最為重要的一個(gè)傳遞部件就是鉆具，鉆具不僅可以承擔(dān)起動(dòng)力扭矩、壓力和拉力等的作用。因此在本次工程的施工過程中，為了讓鉆桿柱在整個(gè)鉆進(jìn)過程中始終保持動(dòng)平衡狀態(tài)，有效避免鉆桿和鉆具折斷的情況出現(xiàn)，需要選擇了屈服性能高、強(qiáng)度大而且不容易在外力作用之下出現(xiàn)變形和彎曲情況的鉆具材質(zhì)。

考慮到以上的諸多因素，在本次工程之中，選用了500m加厚型89s鉆桿和1500m加厚75s鉆桿。

（3）施工工藝的合理選擇。①鉆進(jìn)方法：通過全面考慮該地區(qū)的實(shí)際地質(zhì)條件，本次工程主要應(yīng)用的是金剛石繩索取芯技術(shù)。在實(shí)際的應(yīng)用過程中，首先應(yīng)用φ110復(fù)合鉆頭在表面開孔，直到將覆蓋層穿透，進(jìn)入到地質(zhì)之中完成巖石2m左右的鉆進(jìn)為止，總的鉆進(jìn)深度在23.52m左右，下放套管。然后應(yīng)用φ91金剛石繩索芯鉆繼續(xù)進(jìn)行鉆探作業(yè)，在鉆進(jìn)到了地下408.60m深度的時(shí)候，穿過不穩(wěn)定的泥質(zhì)構(gòu)造后，進(jìn)行了套管處理。最后運(yùn)用φ75金剛石繩索芯鉆繼續(xù)鉆進(jìn)到1382m深度之后，就穿過了目的設(shè)計(jì)礦層10m。②鉆孔結(jié)構(gòu)：因?yàn)楸敬喂こ痰你@孔深度比較深，所以在具體的施工過程中，為了避免鉆具受到不利影響，我部機(jī)臺(tái)對(duì)鉆孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行了合理規(guī)劃，盡量地使用大口徑開孔，逐級(jí)坐套管，目的就是確保91金剛石繩索能穿過估約四百米左右20m的構(gòu)造，通過這樣的鉆孔結(jié)構(gòu)設(shè)置，就可以有效避免孔上部分巖層不穩(wěn)定而出現(xiàn)沖洗液不能上返、鉆渣無法排出，鉆進(jìn)阻力過大甚至無法鉆進(jìn)等諸多問題，防止鉆桿折斷、埋鉆、卡鉆等孔內(nèi)事故的發(fā)生，保障工程的有序進(jìn)行。③鉆進(jìn)沖洗液和護(hù)壁堵漏在具體的施工過程中，首先，通過沖洗液可以為鉆具提供一個(gè)潤滑作用，并且可以讓鉆頭在鉆進(jìn)過程之中所產(chǎn)生的高溫得到冷卻。其次，沖洗液的應(yīng)用可以讓鉆孔內(nèi)部底層的壓力始終保持平衡，這樣就可以對(duì)孔壁起到一個(gè)很好的保護(hù)作用，使其不易在壓力的作用下被損壞。其次是護(hù)壁堵漏。在鉆進(jìn)的過程之中，一旦出現(xiàn)了護(hù)壁坍塌或者是護(hù)壁掉塊等的情況，都應(yīng)該將正在進(jìn)行的鉆進(jìn)工作立即停止，然后通過有效的措施來做好護(hù)壁堵漏處理，這樣才可以保障鉆探施工的質(zhì)量和安全性。因?yàn)楸敬喂こ痰氖┕さ貙酉虏勘容^完整，所以在具體的施工過程中僅僅出現(xiàn)了上部局部護(hù)壁坍塌、掉塊情況，針對(duì)這樣的情況，我機(jī)臺(tái)主要通過水泥漿灌注方法，在鉆進(jìn)至302.8m進(jìn)行灌注約40m。約三十個(gè)小時(shí)待凝固后，下鉆繼續(xù)鉆進(jìn)。

（4）施工成果。本次施工的鉆進(jìn)深度為1382m，工期為68d，在具體的施工過程中，相關(guān)單位及部門對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了十分嚴(yán)格的管理，通過先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用和科學(xué)的管理，本次深部鉆探找礦工程成功達(dá)到了預(yù)計(jì)的鉆探深度，且有效完成了對(duì)巖心取樣的工作任務(wù)，使得該區(qū)域深部找礦取芯任務(wù)得以圓滿完成，為該區(qū)域以后的礦產(chǎn)資源及其分布情況的深入分析與研究提供了更多的理論支撐。由此可見，本次深部找礦工作的開展和先進(jìn)找礦技術(shù)的應(yīng)用，為該地區(qū)礦產(chǎn)資源的開發(fā)提供了一個(gè)有力的推動(dòng)作用。

4 結(jié)語

綜上，本文通過某地區(qū)的深部找礦施工實(shí)例來分析深部地質(zhì)鉆探找礦技術(shù)及其具體的應(yīng)用。通過實(shí)際的應(yīng)用與分析可知，深部鉆探找礦技術(shù)在當(dāng)今的深部礦產(chǎn)資源及其分布研究之中可以發(fā)揮出至關(guān)重要的輔助作用。因此，將當(dāng)今先進(jìn)的深部鉆探找礦技術(shù)應(yīng)用到具體的深部找礦工作之中，將會(huì)對(duì)礦產(chǎn)資源的進(jìn)一步開發(fā)起到有效的推動(dòng)作用，從而有效滿足當(dāng)今社會(huì)對(duì)于礦產(chǎn)資源的需求。