文｜福建省閩南地質(zhì)大隊 郭德健

0 前言

改革開放以來，我國經(jīng)濟飛速發(fā)展，工程地質(zhì)鉆探項目也變得越來越多，其中，鉆孔技術(shù)就是地質(zhì)鉆探技術(shù)的重要組成部分。本文從鉆孔找礦技術(shù)出發(fā)，首先從常用的地質(zhì)鉆探設備、鉆探技術(shù)，結(jié)合不同種類的鉆孔找礦技術(shù)以及我國鉆孔技術(shù)今后發(fā)展方向?qū)こ痰刭|(zhì)鉆探和鉆孔找礦技術(shù)做一個較為全面的介紹，然后，結(jié)合鉆孔找礦技術(shù)在工程地質(zhì)鉆探中的具體用途，和一些更好利用鉆孔找礦技術(shù)的方法，分析鉆孔找礦技術(shù)在工程地質(zhì)鉆探中的實際運用。

1 工程地質(zhì)鉆探的發(fā)展應用

1.1 常用的地質(zhì)鉆探設備

國內(nèi)主要的地質(zhì)鉆探設備有：立軸式巖心鉆機，是我國地質(zhì)鉆探設備中的主力機型；全液壓動力頭巖芯鉆機，是我國目前發(fā)展速度較快的機型；國產(chǎn)坑道鉆機，主要用于深部礦山區(qū)的鉆探；以及煤層氣鉆機，用于煤層氣的鉆探工程。因為煤層氣鉆機中使用較多的進口設備，價格較為昂貴，因此為我國在煤層氣鉆機的研究和生產(chǎn)方面提供了十分廣闊的市場。而國外主要的地質(zhì)鉆探設備有：全液壓動力頭巖芯鉆機，是國外發(fā)展規(guī)模較為完整的主流機型；新型中深孔鉆機，是隨著復合鉆探技術(shù)的進步和發(fā)展，得到日益廣泛的使用的機型；自動化、智能化鉆機，是在歐美國家發(fā)展并成熟的，能夠依靠計算機和設備主動完成單人操作，適應多種作業(yè)條件的機型。

1.2 常用的地質(zhì)鉆探技術(shù)

1.2.1 回轉(zhuǎn)式

回轉(zhuǎn)式地質(zhì)鉆探技術(shù)指的是，利用鉆孔設備的回轉(zhuǎn)運動，逐漸將巖石粉碎并成孔鉆進，是一種非常普通的鉆探方法?；剞D(zhuǎn)式鉆探技術(shù)中，經(jīng)常使用的鉆機分為兩種：一種是正、反循環(huán)轉(zhuǎn)盤式鉆機；另一種為大、小鍋錐鉆機，不同類型的鉆機的回轉(zhuǎn)速度具有相當大的差別。而按照功能的不同，又可以將回轉(zhuǎn)鉆機分為兩種：只具備鉆進功能的相對簡單的回轉(zhuǎn)鉆機；以及具備鉆進功能，和循環(huán)洗井功能的結(jié)構(gòu)完整的回轉(zhuǎn)鉆機。

1.2.2 沖擊式

沖擊式地質(zhì)鉆探技術(shù)的使用歷史非常長。這種鉆探技術(shù)指的是：使用一字型或者十字型的鉆頭，通過鋼絲繩或者鉆桿相連的方式，進行上下運動，沖擊巖石，將被粉碎掉的巖屑等撈出去除后，就形成了鉆孔。

1.2.3 沖擊回轉(zhuǎn)式

沖擊回轉(zhuǎn)式地質(zhì)鉆探技術(shù)指的是：同時使用沖擊式和回轉(zhuǎn)式的地質(zhì)鉆探技術(shù)，擊破巖石鉆進成孔。按照使用的沖擊器的不同，被分為液動沖擊回轉(zhuǎn)鉆探技術(shù)，以及氣動沖擊回轉(zhuǎn)鉆探。沖擊回轉(zhuǎn)式地質(zhì)鉆探技術(shù)能夠保證硬質(zhì)層轉(zhuǎn)速的提高，以及回轉(zhuǎn)進尺長度的增加，還能夠減小鉆孔的彎曲程度，從而能夠降低工程成本[1]。

1.3 工程地質(zhì)鉆探的特點

1.3.1 依工程實際要求鉆孔

在工程地質(zhì)鉆探中，在考察施工地區(qū)的地質(zhì)條件后，還要根據(jù)即將進行的工程項目的特點對工程地質(zhì)鉆孔進行詳細的分析，比如：在進行民用建筑的鉆孔布孔時，需要依照建筑的輪廓線進行鉆孔，而在水利工程的鉆孔布孔時，需要按照水利工程的壩軸線進行鉆孔，見圖1。

1.3.2 鉆孔深度因外界條件不同而不同

工程建筑鉆孔的深度是根據(jù)擬建構(gòu)筑物的荷載確定鉆孔深度的，與擬建場地土體類別有關(guān)，因此，無論哪種工程建筑所使用的鉆孔其深度也必須根據(jù)建筑物荷載和土體類別確定。

圖1 礦體內(nèi)部邊界的界定

1.3.3 使用鉆孔進行地質(zhì)勘察

通過鉆孔，能夠?qū)こ态F(xiàn)場的地層巖性，地質(zhì)結(jié)構(gòu)，以及地下水文地質(zhì)條件進行勘察。需要注意的是，為了保證使用鉆孔技術(shù)得出的分析的準確性，還需要通過地質(zhì)鉆探技術(shù)對工程施工地區(qū)進行取樣觀測。

2 鉆孔找礦技術(shù)的發(fā)展應用

2.1 鉆孔找礦技術(shù)的分類

2.1.1 淺鉆

淺鉆技術(shù)與淺井的功能相似，主要被應用于開采埋藏較淺的礦床的勘探工作中。在鉆探過程中，如果出現(xiàn)大量涌水的現(xiàn)象時，也可以使用淺鉆技術(shù)進行工程的鉆探。淺鉆經(jīng)常被安裝在汽車上使用，操作方便，容易獲取礦體表層數(shù)據(jù)，鉆出的孔淺，而且使用淺鉆的成本與使用其他鉆孔技術(shù)相比要低很多。但是淺鉆技術(shù)不能用于巖石硬度過大的鉆探工作中。

2.1.2 地下鉆

又被稱為坑內(nèi)鉆，屬于巖心鉆的一種，主要被應用于水平坑道的打孔鉆探中。一些復雜礦床的勘探工作（礦體的數(shù)量多，礦體的產(chǎn)狀復雜），還可以被應用于地質(zhì)環(huán)境復雜的礦床的勘探工作等，在這些情況下使用地下鉆技術(shù)，與其他鉆探技術(shù)相比，更具與準確性和高效性。但是因為地下鉆技術(shù)的應用原理復雜，且使用代價較大，因此，地下鉆技術(shù)適用的范圍較小。

2.1.3 巖心鉆

巖心鉆技術(shù)是應用的最廣泛的技術(shù)，因為這種技術(shù)不容易受其他條件（礦床、礦種、地質(zhì)條件）的限制和影響，而且操作方便，準確度較高，因此具有十分廣闊的運用范圍。巖心鉆技術(shù)指的是在進行地質(zhì)鉆探的過程中，經(jīng)過巖心，對巖心進行相關(guān)的分析研究，獲取在地下深處礦體的地質(zhì)信息數(shù)據(jù)，和水文參考數(shù)據(jù)，從而分析得出在礦床的分布和延伸情況，以及礦含量和礦質(zhì)質(zhì)量的主要情況[3]。

2.2 我國鉆孔找礦技術(shù)的發(fā)展方向

我國國土面積遼闊，地形復雜多樣，復雜多樣的地質(zhì)條件，就決定著在不同地區(qū)進行地質(zhì)鉆探時，要使用不同的鉆孔找礦技術(shù)。這就要求要加大對鉆孔找礦技術(shù)的研究力度，不斷尋找新的有效的鉆孔技術(shù)；而且有些地區(qū)地質(zhì)條件惡劣，地質(zhì)鉆探的難度大，為了進行有效的地質(zhì)鉆探，就需要改進鉆探設備和鉆探技術(shù)。這就要求要改進鉆探設備的研究和生產(chǎn)工作，提高鉆探設備的質(zhì)量，提高在不同地質(zhì)條件下的適應能力和使用能力；而礦產(chǎn)資源需求量的不斷增加，以及易采礦產(chǎn)資源的減少，進行鉆孔找礦時，探測的深度就會大大增加，對技術(shù)的要求更高。

3 鉆孔找礦技術(shù)在工程地質(zhì)鉆探中的運用

3.1 鉆孔找礦技術(shù)在工程地質(zhì)鉆探中設備的運用現(xiàn)狀

鉆探技術(shù)設備是鉆孔找礦工程中的重要組成部分，它會隨著鉆探工藝，鉆探技術(shù)以及鉆探方法的進步而不斷的發(fā)展。同時它也會直接影響鉆孔找礦技術(shù)水平的進步。地質(zhì)鉆探設備是指直接應用于鉆孔找礦工程中的機械設備，它們主要包括動力機，泥漿泵，鉆機等設備，這其中最重要、最核心的部分就是鉆機。這些設備會隨著科技的進步而不斷的進行改進和完善。

3.2 鉆孔找礦技術(shù)在工程地質(zhì)探索中的實際運用

3.2.1 資源勘查

通過對鉆孔找礦技術(shù)，獲取地下地質(zhì)相關(guān)數(shù)據(jù)信息，從而對地下的地質(zhì)狀況進行較為準確的分析?？梢杂糜诘叵碌V產(chǎn)資源的探尋和開采、地下石油資源的開采、地下頁巖氣和地熱能的探尋和開發(fā)。

3.2.2 水文研究

在城市化發(fā)展速度不斷加快，和水資源愈發(fā)緊缺的現(xiàn)代社會，可以使用鉆孔找礦技術(shù)對城市地下水的水質(zhì)和其他水文狀況進行勘察和監(jiān)督，保證城市用水的安全；還可以用于農(nóng)業(yè)地下水水文狀況的檢測，為農(nóng)業(yè)用水提供保證。用于工業(yè)地下水的水文狀況研究和檢測，為合理利用工業(yè)用水，節(jié)約成本，減少污染提供支持。

3.2.3 輔助施工

當被應用于建筑工程，或者是水利工程的建筑時，為了保證工程的安全性，可以使用鉆孔找礦技術(shù)在工程正式實施之前進行地質(zhì)勘探，這樣便于施工的安全開展。在施工過程中也可以使用鉆孔找礦技術(shù)，為通訊線路的安裝，建筑施工過程中的爆破提供支持，還可以用于采礦過程中的探氣探水和通風排水，保障施工的安全。

3.3 鉆孔找礦技術(shù)的未來發(fā)展趨勢

隨著科技的進步和人類對礦產(chǎn)資源需求的增加，鉆孔找礦技術(shù)的未來發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)在以下幾個方面:

1.定向技術(shù)水平提高即定向?qū)蛹夹g(shù)和定向鉆井技術(shù)這兩項技術(shù)，需要國家和科研機構(gòu)加大投入力度，并爭取取得具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)成果，而非依靠引進他國技術(shù)。

2.設備制造技術(shù)提升。即提高鉆頭，鉆機等一系列鉆具的制造技術(shù)，雖然我國目前傳統(tǒng)的鉆具已走向成熟階段，并且給企業(yè)帶來了非?？捎^的利益，不過隨著鉆孔地質(zhì)條件的日益復雜，要求社會上有新的能夠適應這種復雜地址條件的鉆具出現(xiàn)，這樣才能與時俱進，真正提高企業(yè)的效率。

4 結(jié)語

隨著鉆探技術(shù)的不斷發(fā)展，鉆孔技術(shù)也在不斷進步。鉆孔找礦技術(shù)運用于工程地質(zhì)鉆探中，大大提高了工程施工的效率和安全，并將會有越來越先進的鉆孔找礦技術(shù)應用于工程地質(zhì)鉆探中，在技術(shù)不斷豐富和發(fā)展的今天，鉆孔找礦技術(shù)將會與其他技術(shù)相結(jié)合，應用于更多的領(lǐng)域，擁有更廣闊的發(fā)展空間。