淺談工程地質(zhì)勘探中的鉆探技術(shù)

高中華

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)的科學(xué)技術(shù)水平得到了很大的進(jìn)步，工程地質(zhì)勘探技術(shù)也得到了很大的發(fā)展，鉆探技術(shù)作為地質(zhì)勘探的一種重要手段，被廣泛應(yīng)用，可以直接的在底下巖層中獲得地下物質(zhì)，在找礦和探礦等方面用處最多，鉆探施工是一個(gè)艱苦的工作，對(duì)于施工人員有較高的理論和實(shí)踐要求。隨著地球地質(zhì)的變化和氣候的變化，地質(zhì)勘探越來越被人們重視，對(duì)于地球和能源物質(zhì)的分析也有很大的作用。

關(guān)鍵詞：工程地質(zhì);勘探;鉆探技術(shù)

0引言

工程地質(zhì)鉆探是一項(xiàng)工程量較大的工程，需要全面的勘察對(duì)應(yīng)的地區(qū)和地形地貌，目的是對(duì)地區(qū)的地質(zhì)、礦產(chǎn)含量以及地形地貌等數(shù)據(jù)資料進(jìn)行前期的分析，并且在已經(jīng)掌握材料的基礎(chǔ)上深入到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)地勘察。一般來說，開展地質(zhì)鉆探時(shí)候要盡可能的避開地質(zhì)條件惡劣的地段，測(cè)量四周建筑物高度和深度，整合與分析一些不良現(xiàn)象，充分考慮地殼變化引起的不良因素，還需要采取一些措施給予防護(hù)。除此之外，工程地質(zhì)鉆探可以快速有效的對(duì)工程目標(biāo)進(jìn)行勘察，對(duì)各個(gè)區(qū)域的地質(zhì)情況進(jìn)行了解，以此為工程施工提供一些有效數(shù)據(jù)，達(dá)到節(jié)約工程施工成本、加快建設(shè)進(jìn)度的目的。

1.工程地質(zhì)勘探鉆孔類別及適宜因素

對(duì)于鉆孔的類別而言，包含了鉆孔的方位和角度。鉆孔角度指的是鉆機(jī)立軸鉆桿以及地平線的夾角，因此被稱作鉆孔的傾角。對(duì)于勘探工程地質(zhì)而言，為了獲取豐富的地質(zhì)材料且降低了鉆探的工作量，對(duì)于鉆進(jìn)的方位而言，應(yīng)當(dāng)接觸各種巖性。

1.1直孔

直孔的傾角是90°。對(duì)于工程地質(zhì)鉆探而言，這一類型的孔大多運(yùn)用于尋找?guī)r漿巖、巖石、基巖的緩傾角度、厚度和性質(zhì)的斷裂及沉積，而對(duì)于壓水測(cè)驗(yàn)的鉆孔而言，大多運(yùn)用鉛直孔進(jìn)行執(zhí)行。

1.2斜孔

斜孔的傾角應(yīng)當(dāng)小于90°。在鉆孔傾角小于90°時(shí)，應(yīng)當(dāng)闡明鉆孔具體的位置。例如對(duì)于沉積巖的巖層而言，當(dāng)其通過鉆探技術(shù)進(jìn)行操作時(shí)，鉆孔在角度方面更應(yīng)當(dāng)超出65°，在鉆進(jìn)時(shí)需要選取巖層斷層帶反向的點(diǎn)。斜孔勘探大多使用在水電以及水利工程方面的地質(zhì)勘探中，如此則十分有利于掌控水利工程的地質(zhì)結(jié)構(gòu)。假如對(duì)于峽谷乃至河床等一些較窄的工程而言，則應(yīng)當(dāng)通過斜孔鉆進(jìn)的方式進(jìn)行，如此不但能夠有效掌控河床的構(gòu)造，還可以免除在河的核心位置較難布孔的狀況。

1.3水平孔

水平孔在傾角方面來講，大多數(shù)為0°。水平孔普遍用于平銅以及石門的延伸方面，可以對(duì)河谷的斜坡處用來勘探岸坡地質(zhì)構(gòu)造。

1.4定向孔

對(duì)于工程地質(zhì)勘探而言，依照工程地質(zhì)的真實(shí)狀況，通過一些較為先進(jìn)的技術(shù)方式，使得鉆孔的方向因?yàn)樯疃鹊霓D(zhuǎn)變而變化，從而進(jìn)行鉆孔的定向鉆入，定向鉆孔在角度方面需要大于60°。在對(duì)上緩下陡一類的巖層進(jìn)行鉆孔作業(yè)時(shí)，鉆孔需要具有一定的深度間距，如此才可以在相同的鉆孔中掌控多個(gè)定向孔，在同一個(gè)巖石層進(jìn)行鉆入，定向鉆孔的方位應(yīng)當(dāng)與巖石層呈現(xiàn)垂直的狀態(tài)。定向鉆孔的工藝操作從環(huán)節(jié)上來講較為復(fù)雜，在運(yùn)用時(shí)可以采取一個(gè)鉆孔中掌握不同定向分支孔的方法，對(duì)鉆孔進(jìn)行定向。

2.工程地質(zhì)勘探中的鉆探技術(shù)分析

鉆探技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)較為普遍和廣泛，在工程地質(zhì)的勘探中發(fā)揮著越來越重要的作用，國(guó)家也因此投入了巨大的人力和物力資源，不斷的發(fā)展和改進(jìn)鉆探技術(shù)，提升鉆探的探測(cè)水平和能力，擴(kuò)展技術(shù)的應(yīng)用空間和使用途徑，通過完善不同的鉆探技術(shù)應(yīng)用方法，來滿足不同工程地質(zhì)勘探的需求，利用這些衍生出的技術(shù)就可以解決很多出現(xiàn)的新問題和缺陷。

2.1繩索取心技術(shù)

鉆井技術(shù)的一般應(yīng)用要求鉆桿的使用到核心，但核心技術(shù)是利用繩索可以省略鉆桿取出，可核心極其快速的采集，使用這種技術(shù)的主要原因是鉆頭的損壞或故障不能正常工作，能熟練使用繩以通過鉆芯，采用鋼絲繩作為鉆的原因使問題的解決，主要核心的基礎(chǔ)上可以快速提高訪問速度，和不同的鉆井，只要現(xiàn)有鉆桿芯可以刪除，操作安全方便，更重要的是鉆一個(gè)較大的故障不能正常工作，核心可以順利取出，完成了關(guān)鍵的RING操作、繩索取心技術(shù)已成為最常用的和很寬的鉆井技術(shù)的應(yīng)用，當(dāng)然，這也與這一技術(shù)在鉆孔，鉆孔深度較淺，工程量很小，但非常高的可靠性，提高施工效率和質(zhì)量，在鉆井工作的過程，很少有錯(cuò)誤或異常，可行性高，無鉆井可以成功完成收購(gòu)核心操作程序，節(jié)省了大量的工作時(shí)間和精力，降低鉆井設(shè)備的損耗和老化的速度，節(jié)省了時(shí)間成本和設(shè)備損耗成本，應(yīng)用程序本身比較簡(jiǎn)單實(shí)用，屬于一種罕見的技術(shù)。

2.2反循環(huán)鉆探技術(shù)

反循環(huán)鉆進(jìn)技術(shù)一般分為兩個(gè)方面，水力反循環(huán)和空氣反循環(huán)，這兩種技術(shù)根據(jù)不同的循環(huán)介質(zhì)劃分。介質(zhì)空氣反循環(huán)鉆進(jìn)技術(shù)的空氣，用雙壁管，將空氣輸送到孔底，在運(yùn)輸過程中，空氣會(huì)膨脹，產(chǎn)生沖擊力，從而驅(qū)動(dòng)潛孔錘在底部運(yùn)動(dòng)。巖屑利用空氣通過鉆桿通向后臺(tái)中心，勘探人員可以收集并對(duì)碎片進(jìn)行研究。泥漿或水為介質(zhì)的水力反循環(huán)鉆進(jìn)技術(shù)、泥漿或水向孔底，取心鉆頭可在核心獲得，然后鉆芯一起回到地面，和空氣反循環(huán)鉆進(jìn)工藝的原理。但相比水力反循環(huán)鉆進(jìn)技術(shù)、空氣反循環(huán)鉆進(jìn)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)更好的鉆探結(jié)果，但成本相對(duì)較低，但也在一定程度上降低勘探人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，反循環(huán)勘探技術(shù)更適合在干旱地區(qū)，但反循環(huán)有一定的弊端，不能對(duì)勘探地層如實(shí)反映。

2.3液動(dòng)潛孔錘技術(shù)

液動(dòng)潛孔錘鉆探技術(shù)在我國(guó)取得廣泛的運(yùn)用，技術(shù)較為熟練，尤其在回轉(zhuǎn)鉆探技術(shù)方面。回轉(zhuǎn)鉆探技術(shù)指的是利用轉(zhuǎn)盤、回轉(zhuǎn)器、動(dòng)力頭號(hào)設(shè)備對(duì)鉆桿進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，然后拉動(dòng)鉆頭進(jìn)行回轉(zhuǎn)。通過軸向的鉆頭會(huì)令壓力過大，回轉(zhuǎn)中會(huì)將巖石擊破，從而將巖心取出，回轉(zhuǎn)中的速度會(huì)由于鉆機(jī)的差異而不同。液動(dòng)潛孔錘技術(shù)轉(zhuǎn)變了鉆頭能量的驅(qū)動(dòng)方式，透過沖洗液使液動(dòng)潛孔錘受到?jīng)_擊，則會(huì)將能量轉(zhuǎn)移至鉆頭，從而令鉆頭產(chǎn)生軸向壓力，沖液壓能夠經(jīng)由現(xiàn)場(chǎng)泥漿泵進(jìn)行配送，在回轉(zhuǎn)力以及沖擊力的作用下，降低了打孔的成本，較為適合在巖石硬度較高、抗剪力較強(qiáng)條件下使用。

2.4組合鉆探技術(shù)

這是一項(xiàng)關(guān)于復(fù)雜地勢(shì)構(gòu)造的技術(shù)，其融合了反循環(huán)取樣以及繩索取心的技術(shù)，然后形成較為綜合的鉆探技術(shù)，具有較強(qiáng)的應(yīng)用性。這一技術(shù)對(duì)地質(zhì)環(huán)境適應(yīng)性較高，復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下也能夠使用，并且提升了鉆探的效率，減少了工程的成本。

2.5新型鉆探技術(shù)

在鉆探技術(shù)發(fā)展過程中，許多新材料、新工藝應(yīng)用于鉆探技術(shù)，如采用新技術(shù)提高鉆頭鉆速和壽命，超聲波電鍍技術(shù)制造金剛石鉆頭，這種鉆頭更適合在干旱地區(qū)，優(yōu)點(diǎn)可以使鉆探效率明顯提高，延長(zhǎng)了使用時(shí)間。

綜上所述，開展工程地質(zhì)勘探過程中鉆探技術(shù)工藝呈現(xiàn)出復(fù)雜性、多樣化的特征，且涉及的應(yīng)用非常廣泛，所以進(jìn)行地質(zhì)勘察工作時(shí)需要結(jié)合實(shí)際情況，選擇適合的鉆探技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)良好的效果，作為勘探人員要對(duì)鉆探技術(shù)的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行全面熟練的掌握，提高技能和素質(zhì)，推動(dòng)我國(guó)鉆探技術(shù)更加全面和持續(xù)的發(fā)展。

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（遼寧省第一水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊(duì)有限責(zé)任公司? ?遼寧? 錦州? ?121000）