地质工程勘察中钻探技术的方法以及具体应用

李婧琦

摘要：随着我国社会经济的发展，工程地质勘察工作为我国提供了大量的矿产资源，而地质工程勘察是一项技术性较高的工作，其中钻探技术的应用不仅影响着工程质量，同时还为地质工程勘察事业的发展提供了动力。本文就对地质工程勘察中钻探技术的方法及应用进行深入探讨。

关键词：地质工程;勘察;钻探技术;应用

随着社会对矿产资源使用需求的不断增加，矿产资源的开发也成了我们首要关注的内容。在工程地质勘中利用钻探工程，获得样品，通过对样品进行分析，以及在现场进行工程地质测试，来得到基本的建筑地的資料，以此来选定最佳的地点进行建设。钻探技术为做好建设基础的处理工作，保证建筑物合理施工，做出了非常重要的参考作用。

1、钻探技术在地质工程勘察中的使用特点

1.1全面掌握地质情况

在地质工程勘探过程中，首先需要对施工现场的地质环境和自然条件进行详细分析，在掌握当地情况及工程建设需要的基础上合理选择勘探方法。比如在工业项目和民用建筑中，需要根据工程设计中所给出的轮廓线合理布置钻孔位置;在水利工程勘察工作中需要按照工程设计所给出的轴线来布置钻孔位置。

1.2主要使用简易钻探法

为了在工程勘察过程中提升钻探效率，大部分建设单位都会使用简易钻探法进行操作。在这种情况下，除了隧道工程需要较深的埋放位置，或是大规模的水利工程项目之外，都会将勘察中钻探的挖掘深度设置为15m左右。因此，只需要使用一些材质较为轻便的钻探机即可进行地质勘探工作，不但提高了工作效率，还能有效降低能量消耗，节约勘察成本。

1.3根据实际情况合理钻探技术

地质勘察工程中的钻探技术其实就是用来破除岩石并对其进行钻孔操作的一种技术方法，也是采集地下样本资料、岩层材料构成信息及评价矿石计算储量与矿石品质的一种技术手段。勘察的需求不同，所使用的钻探方式也就有所变化，因此所使用的钻探材料、设备及技术也就有所不同。我国钻探技术从发展到如今，已经投入了大量的资金和人力资源，形成了钻探技术体系，其中包括最新出现的节水钻探技术、潜孔锤技术、对接井钻探、反循环技术及绳索取芯技术等。

2、地质工程勘察中钻探技术的方法及具体应用

2.1反循环钻探技术

反循环钻探技术主要是利用循环介质来产生冲击力，并让其对孔底潜孔锤进行作用进行钻进操作。对于其技术而言，可以划分为水力反循环技术和空气反循环技术。所谓水力反循环技术所指的是，利用泥浆或者水来作为其钻探技术的循环介质。通过钻杆将其介质向着孔底进行传送，可以让其钻头获取到柱状岩芯，并能随着钻头的提升而将其带回到地表。所谓空气反循环技术所指的是，通过对空气进行压缩，并让其压缩后的气体作为循环介质，通过双壁钻杆外管将经过压缩处理后的空气传送到钻孔底，让其在压缩空气的膨胀作用下形成非常大的冲击力并对孔底潜孔锤进行驱动进行钻进。空气反循环技术可以在完成空气作用后，将岩石碎块通过钻杆中心通道带回地表，方便对其岩体进行取样分析。在选择以何种介质来作为循环介绍时，主要是根据钻探需求以及当地工作环境来决定。水力反循环技术可以通过钻探来获取到较为完整的岩块，提升了取芯质量的同时也降低了劳动强度，可以通过完整的岩块来进行精准的地质分析。而空气反循环技术的钻进效率并不高，而且所消耗的能耗也相对较大。

2.2绳索取心技术

进行地质勘探时，如果使用钻探技术钻进到岩心时，岩心物质进入到管中，此时在提取岩心时不用将钻上提，而是使用绳索等专业取样工具将其从岩心管取出来，这样就可以大大地缩短钻探的有效时间。据统计，在进行金刚石岩心的勘探时，如果采用升降钻机的方式进行取样，其升降钻机的时间就占到总工作时间的四成左右，而使用绳索取心技术就可以节省这一部分时间，提高了工作效率。另外这种技术采用的厚壁钻头虽然钻进速度略慢，但总体上减少了升降工序，仍然有较高的钻探效率，并且在出现岩心管堵塞时，能够马上进行疏通，还能够保证岩心的完整程度。采用升降钻机取心还会导致钻机的磨损加大，据统计，绳索取心技术使用的钻头使用寿命可以延长一倍。由于提钻少，使得钻杆始终处在钻孔内，一定程度上有护壁的作用。综合来看，该方法减轻了劳动强度，使得钻探成本降低，但是同时也应注意到，由于钻头壁厚，会对岩石产生大面积的削切，同时钻进的能耗较高。

2.3液动潜孔锤技术

我国针对液动潜孔锤方式的探究与运用，在国际排名十分靠前。这项技术的研发主要针对回转钻探方式，且在其设备内添加了冲洗液，使之对液动潜孔锤加以驱动，在其锤身遭到冲击后，会令能量最大化的输送给钻机钻头，促进岩身的破岩处理。液动潜孔锤方式通过改进回转钻探方法，使回转力产生一股强大的冲击力，令钻头破碎高硬岩，在提高钻进效率的基础上，还节省了钻孔费用。另外，液动潜孔锤方式能够按照坚硬岩体防剪度低与脆性大的特点，对于地质条件比较烦琐的地形展开钻探。值得注意的是，在采用该项技术时，为了可以解决高频振动，要求加固钻探技术。而且，为了降低液动锤的损坏，在运输冲洗液时，保证其液压浆液维持较小的黏稠度，管理好其冲洗液内的含砂量，使之具备较高的润滑效果。液动潜孔锤方式针对那些小口径岩芯钻探工作，在水中爆破和锚固施工中取得了广泛使用。目前，我国对于该技术的开发，主要是基于高强度工作条件与提高潜孔锤水平。相信今后其技术的开发，将在矿山地质勘探、石油天然气勘探等方面得到大规模使用。

2.4其他钻探技术

除了上述几种钻探技术外，还包括其他各种形式的钻探技术。其中，组合钻探技术与其说是技术，不如说是一种工艺。组合钻探融合了上述几种技术，这种工艺不仅包含上述几种技术的使用优势，同时还能根据施工现场钻探需要及现场地质条件合理选择钻探方式，从而在提高工程建设效率的同时，减轻工作压力，降低勘察成本，降低勘察人员的劳动强度。上述几种都是我国目前应用较为广泛的钻探勘察技术。随着科技的发展，我国的部分生产厂商也逐渐研制出各种新型钻探技术和设备材料，扩大了勘探空间，能够对一些地质条件较为复杂的区域进行勘察。

3、地质项目勘察中常见的钻探方法

由于在地质项目钻探过程，所遇到的地质条件较为复杂，因此，需要结合不同的施工条件，科学选用地质勘探方法，确保在不同地质条件下顺利进行钻探工作。一般情况下，在地质项目钻探中，主要采用的钻探方式包括两种：钻探工艺中冲击与回转钻探。这两类技术会按照动力来源加以划分，划分模式有人力与机械两类。其中，机械途径能够提高钻探效率，对钻进深度进行科学控制，从而实现地质项目勘察的广泛使用。对于不同地质钻探方法应用时，能够科学选用钻探方法与设备，主要包括三种：其一，击入法。该种方法主要划分为孔外轻锤多击法与孔中重锤少击法两类。一般情况下，都能够应用与地质坚硬的采样过程，而且孔中重锤少击法采样效果更好。其二，压入法。这种方法主要应用于地质较为柔软的条件下，其主要划分为持续压入法和间断压入法。其三，振动法。这种方法主要是利用振动器，在受到振动作用时，将取土器压入土质内，从而完成取样工作。

4、结束语

总得来说，工程地质勘探中钻探技术的工艺复杂多样，并且涉猎到非常广的方面，所以就要在不公的地质勘察中根据具体的需要来有针对性的去选择最适合的钻探技术来达到最好的效果。此外，有关的施工人员也要熟练的掌握钻探技术的知识，只有这样才可以促进我国钻探技术的全面发展。

参考文献：

[1]  霍峰森.地质工程勘察中钻探技术的方法以及具体应用[J].西部探矿工程，2018，30（5）：129-130，138.

（作者单位：辽宁省冶金地质四〇二队有限责任公司）