地質(zhì)勘查中的問題及解決方法探究

鄧 欣

（中國煤炭地質(zhì)總局一七三勘探隊，河北 保定 072750）

1 地質(zhì)勘查簡介

我國的資源儲備量較為豐富，因此，我國在地質(zhì)勘查方面形成了一套較為完善的技術(shù)體系。現(xiàn)階段，地質(zhì)勘查中應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)手段主要包括以下幾種。

1.1 遙感地質(zhì)勘查技術(shù)

遙感地質(zhì)勘查指的是利用飛機或者是衛(wèi)星等一系列遙感設(shè)施，借助電磁或光譜技術(shù)掃描地質(zhì)特征，獲得相關(guān)的數(shù)據(jù)并進行分析，從而獲得具體的地質(zhì)信息，為安全開發(fā)提供保障[1]。

1.2 地質(zhì)填圖

地質(zhì)填圖是在經(jīng)過實地考察之后，按照適當(dāng)?shù)谋壤邔Φ刭|(zhì)情況利用圖片進行描述，將地層、礦層的產(chǎn)狀以及構(gòu)造等內(nèi)容繪制成一幅清晰的地質(zhì)圖，地質(zhì)填圖是勘探工作中每個階段都必須進行的重要內(nèi)容[2]。

1.3 坑探工程

坑探工程指的是在礦層覆蓋層比較薄的地區(qū)，利用探槽、探井以及探巷等人工手段使礦層直接顯露的一種勘查技術(shù)。

1.4 巷探工程

如果鉆探條件比較差，或者礦層結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的情況下，可以利用礦井當(dāng)中的巷道對礦層進行勘查。

圖1 地質(zhì)勘探鉆孔技術(shù)流程圖

1.5 鉆探工程技術(shù)

鉆探工程通過使用專業(yè)的地質(zhì)鉆探設(shè)備取得地表以下的巖礦心并進行分析和研究，進而獲取地質(zhì)信息。是一種極為常見的地質(zhì)勘查技術(shù)，圖1為地質(zhì)勘探鉆探技術(shù)流程圖。

2 常見的探技術(shù)

2.1 空氣洗井

空氣洗井技術(shù)指的是根據(jù)實際情況以適當(dāng)?shù)谋壤龑嚎s空氣打入洗井液當(dāng)中，經(jīng)過充分的混合后配置成專用的洗井介質(zhì)，并應(yīng)用配置好的洗井介質(zhì)完成鉆探工程中的破巖作業(yè)。空氣洗井技術(shù)的應(yīng)用范圍比較廣，在環(huán)境條件較為惡劣的也可以開展勘探工作。

2.2 沖擊回轉(zhuǎn)

顧名思義，沖擊回轉(zhuǎn)技術(shù)由兩種不同種類的鉆探方式結(jié)合而成，即沖擊以及回轉(zhuǎn)，在鉆探過程中，工作人員首先會在鉆具中放置一個具有一定頻率的沖擊器，也被稱為潛孔錘，在鉆進的過程中鉆頭不斷回轉(zhuǎn)，而沖擊器會提供來自縱向的沖擊力，利用回轉(zhuǎn)與沖擊相結(jié)合的方法進行鉆探工作，能夠破碎較為堅固的巖體。

2.3 金剛石鉆探

金剛石鉆探主要利用了由金剛石為原材料制成的鉆頭，利用回轉(zhuǎn)的鉆探方式進行鉆探。由于金剛石的硬度比較大，并且耐磨性以及抗壓的能力都極為優(yōu)秀，因此能夠鉆進一些較為堅固的巖石，并且能夠?qū)崿F(xiàn)多角度的鉆探，鉆進的效率比起其它材料的鉆頭有著明顯的提升。

2.4 反循環(huán)技術(shù)

反循環(huán)技術(shù)指的是利用鉆探?jīng)_洗液在鉆探設(shè)備的鉆桿以及內(nèi)外管道之間形成合理的循環(huán)方式，借此進行鉆探以及取樣的工作，鉆探?jīng)_洗液的介質(zhì)可以是水、泥漿或者是空氣，反循環(huán)鉆探技術(shù)最早誕生于于二十世紀(jì)四五十年代的德國以及荷蘭，由于鉆探效率比較高，因此很快流傳到了世界其他國家。常見的反循環(huán)技術(shù)主要包括兩種，分別是泵吸反循環(huán)鉆探以及氣舉反循環(huán)鉆探[3]。

3 地質(zhì)勘查鉆探技術(shù)中的問題及解決方法

3.1 礦層孔壁坍塌

（1）非含煤地層。在非含煤地層進行鉆進的過程中，出現(xiàn)孔壁坍塌的原因比較多。例如進行鉆探的時候沒有進行地下探測，導(dǎo)致鉆進時對原有的地質(zhì)構(gòu)造帶造成了破壞；在土質(zhì)較為松散的砂土當(dāng)中進行鉆進時速度過快；沒有認(rèn)真分析煤田的土質(zhì)條件選擇適當(dāng)?shù)你@孔工藝；泥漿質(zhì)量不符合要求等都有可能引發(fā)孔壁坍塌。為解決這一問題，工作人員在進行鉆探的過程中應(yīng)認(rèn)真分析煤田的土質(zhì)條件，選擇適當(dāng)?shù)哪酀{以及成孔技術(shù)，鉆孔速度不可過快，避免孔壁坍塌的現(xiàn)象發(fā)生。

（2）厚粉礦層以及結(jié)構(gòu)松散層。在進行地質(zhì)勘查的鉆探工作時，有時會需要經(jīng)過厚度超過50毫米的粉礦層，以及一些具有水敏性的松散地層，水敏性指的是地層中原本不存在的流體進入地城后，地層中的粘土礦物由于出現(xiàn)水化膨脹和分散運移現(xiàn)象，導(dǎo)致地層的滲透率與常規(guī)條件下相比明顯下降的特性。在鉆探過程中，經(jīng)過厚粉礦層以及結(jié)構(gòu)松散層時，很容易發(fā)生孔壁坍塌，嚴(yán)重時會引發(fā)埋鉆事故，致使鉆探工作無法繼續(xù)開展。對此，進行地質(zhì)鉆探勘查時，在淺部孔段的位置，需要將容易發(fā)生坍塌的厚粉礦層以及結(jié)構(gòu)松散層使用套管進行隔離；如果位置較深，則需要使用泥漿循環(huán)護孔，之后向鉆孔內(nèi)部灌入適量的水泥，對礦層進行封閉處理。

3.2 涌水

涌水是進行地質(zhì)鉆探勘查過程中的一種極為常見的問題，也被稱為突水，指的是鉆探過程中由于遇到地下暗河系統(tǒng)、含水地層、與地表水連通的較大斷裂破碎帶等導(dǎo)致地下水大量且迅速的涌入鉆井當(dāng)中，對鉆探工程的危害非常大。針對鉆探過程中的涌水問題，需要進行適當(dāng)?shù)呐潘胧M而減少地下水的水位，對于一些涌水量比較大的地層，可以進行灌漿處理，阻斷地下水的涌水通道。

3.3 鉆孔漏失

鉆孔漏失指的是在進行鉆探作業(yè)時，使用的各種工作液如泥漿、水泥漿、洗井液或者是其它種類的液體等由于壓強的差異而出現(xiàn)漏失，進入地層當(dāng)中，是進行鉆進過程中一種最常見的問題。鉆孔漏失會對鉆探工程造成嚴(yán)重的危害，首先，各種工作液的漏失會造成原材料的浪費，增加勘探企業(yè)的成本投入，并且會影響鉆探工作的效率，與此同時，由于鉆孔出現(xiàn)漏水的現(xiàn)象，會導(dǎo)致鉆孔內(nèi)部的水位下降，致使孔壁原本保持平衡的壓力條件發(fā)生改變，孔壁的結(jié)構(gòu)會變得極不穩(wěn)定，增加了孔壁坍塌發(fā)生的可能，嚴(yán)重時會引發(fā)鉆孔垮塌以及埋鉆等事故，甚至?xí)?dǎo)致鉆孔直接報廢，嚴(yán)重影響了鉆探工作的效率與質(zhì)量。

3.4 水敏性地層護壁

前文中曾經(jīng)提到過，鉆探勘查在鉆進水敏性地層時，由于外來流體的作用，地層中的粘土礦物會發(fā)生極為明顯的膨脹，位置會隨之發(fā)生改變，致使地層的滲透率出現(xiàn)下降，如果不能采取適當(dāng)?shù)氖侄畏乐拐惩恋V物的膨脹，鉆進工作就無法順利進行。與構(gòu)造較為簡單的地層不同，如果使用傳統(tǒng)的處理措施無法起到較為明顯的效果，例如使用水泥膠結(jié)，水泥很難徹底凝固，即時水泥能夠凝固，進行掃孔時也往往難以找到原眼，造成這一現(xiàn)象的主要原因是因為由于水敏性地層的粘土礦物發(fā)生膨脹，且不同礦物的膨脹系數(shù)也各不相同，從而導(dǎo)致水泥難以凝固，同時，在水泥徹底凝固之后，這些粘土礦物不會停止膨脹，導(dǎo)致水泥的位置發(fā)生了偏移，無法找到原眼。因此，必須對水敏性地層的護壁問題予以重視。

4 結(jié)束語

隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們的生產(chǎn)生活中對于資源的需求量變得越來越大。在這樣的時代背景下，必須提升地質(zhì)勘探工作的質(zhì)量。相關(guān)企業(yè)應(yīng)認(rèn)真分析現(xiàn)階段鉆探工藝中存在的問題并加以解決，全方位提升地質(zhì)勘查工作的效率與質(zhì)量，為我國的經(jīng)濟建設(shè)貢獻一份力量。