钻探机具在钻探工程中的作用及应用

王补争

摘要：钻探机具是钻探工程施工的主要装备，钻探机具的先进与落后直接影响到钻探工程的工作速度和工作质量，本文主要对钻探机具在钻探工程中的作用及应用进行分析。

关键词：钻探机具；钻探工程

Abstract: the drilling machine is the main drilling engineering equipment, drilling machine of advanced with backward directly affect the drilling engineering work speed and quality of work, this paper focuses on the drilling machine in drilling engineering of the functions and application are analyzed.

Keywords: drilling machine; Drilling engineering

中图分类号：P634 文献标识码：A文章编号：

钻探工程是指利用机械设备和工具破碎地壳岩石，钻出一定的直径和深度的柱状圆孔，取出岩矿样品以进行分析和掌握地下地质情况，或者专门作为某种用途，从而满足地质矿产、工程地质、岩土工程及国民经济其它部门需要所进行的工程。

钻探机具是指钻探工程施工中使用的机械设备和工具，钻探机具是钻探工程施工的主要装备。它是达到各种工艺操作要求保证工程施工速度和质量的关键，是多、快、好、省开展钻探工程的物质技术基础之一。

钻机是钻探机具中的主要机械设备，通常由机械传动系统、液压传动系统、回转机构、给进机构、升降机构、机架等部分组成。钻进深度一般为10—10000米范围内，口径一般为0.05—6米。钻机的钻探深度与开孔直径成反比关系。

根据破碎岩石的机理不同，钻探方法可分为机械的、物理的和化学的三种。物理和化学破碎岩石的方法，目前尚处于实验室研究、试验阶段，还不能有效地用于生产实践。用机械方法可破碎所有类型的岩石，因此，在钻探生产中广泛应用。机械方法破碎岩石，主要是以外集中载荷使岩石中产生很大的局部应力而破碎。因此，在机械破碎岩石时，根据外力作用的性质和施加方式的不同，机械钻探方法主要分为冲击钻探、回转钻探、冲击回转钻探三大类。

根据钻探工具的不同，钻探方法可分为硬质合金钻进、钢粒钻进、金刚石钻进、复合片钻进等方法。根据取样工具不同，取样方法又分为单管钻进、双管双动钻进、双管单动钻进、绳索取心钻进、冲击取样钻进、静压取样钻进等方法。

随着科学技术的不断发展，钻探技术及工艺的技术进步，促进了钻探机具的更新换代。目前各种用途的新型全液压钻机、机械转盘式钻机、多功能钻机、轻便钻机等，无论在功能上、结构上和自动化程度上都与老一代钻机技术更加先进。与此同时，配套的辅助机具、检测仪表、产品的标准化、新型材料和信息技术的应用等方面都不断走向成熟。使得钻探工程学逐渐形成了一个相对独立的学科门类。

钻探机具在钻探工程中占有很重要的作用，应用极为广泛。现将钻探机具按照主要用途归纳如下：

一、地质普查钻探：为揭露地表，探明基岩性质、产状、分布、地质构造等，或为配合物探工作而进行爆破钻孔，以及普查找矿钻探等。在地质普查找矿中常用地表取样钻机或浅孔轻便钻机等。

二、矿产勘探钻探：详细查明矿区地质构造、矿体产状、品位、储量及矿区水文地质等，为矿产的开采提供必要的地质资料。通常在勘探矿区布置一定的勘探网或勘探线，一般用

地质勘探岩心钻机钻探。如XY-1、XY-2、XY-3、XY-4、XY-5等钻机。

三、水文地质钻探：为查明地下水的赋存状态、水质水量及其运动规律等水文地质情况，以及农业、工业、国防、生活用水等，都需要进行水文钻探；根据探采结合的精神，有时在水文勘查后进行水井的成井工作。水文水井钻探多以专门的水文水井钻机进行钻探或钻井。如红星—400型、红星—600型、SPJ—300型、SPC—300型、SPC—600型、TSJ—1000型、TSJ—2000型、CZ—22型、CZ—30型及新型冲击反循环钻机等水井钻机。

四、工程地质钻探：为查明桥基、坝基、路基、水库、港口、大型建筑物和大型设备基础的钻探工作，钻孔大多为浅孔并有特殊的取样要求。工作中都用专用的工程地质钻机进行钻探。如 SH—30型、DPP—100型、G—2型、G—3型、XY—1等工程地质钻机。

五、油、气田钻探：石油、天然气、煤层气的勘探及开采都需要进行钻探工作。通常石油、天然气勘探钻井和开采钻井结合在一起，通称石油钻井。此类钻井较深，大都用专门的设备进行钻探。如陆地石油钻机、海洋石油钻井平台等。

六、工程技术钻探：利用钻探工程进行工程施工和为达到工程技术目的进行的钻探工作，如坑道掘进指示孔、探气孔、通风孔、排水孔、冻结孔、灌浆孔、运输孔、爆破孔、安装线路和管路的钻孔，各种观测孔及专门的航标孔钻探等。如各类工程钻机、非开挖钻机、盾构机等。

七、工程施工钻探：多应用于基础桩的灌注建造工作及地下连续墙、土层锚杆、地质灾害治理、地基加固等工程；以及为岩土工程服务的各项工程施工的钻凿工作。如旋挖钻机、长螺旋钻机、锚杆钻机等。

随着科学技术和国民经济的迅速发展，钻探机具应用又开辟了许多新的领域，例如目前正在大力开展的为开发地热资源及大陆架海底石油、天然气资源的地热钻探和海洋(石油)钻探、滨海钻探、海底地质钻探、地铁工程、公路隧道工程、铁路隧道工程施工钻探等。为了解新地区和地球深部地质情况，还进行了南极极地钻探和超深井钻探，以及月球表层钻探等。以上情况，进一步表明钻探机具的应用范围有了新的扩展。

随着科学技术的进步和经济的高速发展，钻探工程在国民经济中发挥着越来越大的作用，应用范围也越来越广。据统计，为探明1亿吨铁矿，需要完成10万米的钻探工作量；为生产1000万吨石油，需投入几百万米的钻井工程；为建设1km高架道路立交桥，要打上百根大口径钻孔灌注桩。十分明显，钻探工程已广泛应用于：矿产资源勘探和部分矿产的开采；水文地质勘探和水井钻探；工程地质勘察和生态环境研究；地质灾害的防治与环境治理；工民建和道路桥梁的基础工程；海洋研究及海运码头工程；国防工程。

参考文献:

[1] 孙志宝.钻探工程的几点技术分析[J].科技风,2011,06.