礦山地質工程的鉆探機械設備技術發展趨勢

許興龍

（甘肅省地礦局第一地質礦產勘查院，甘肅 天水 741020）

當前地質勘查主業建設得到了全面的發展，為礦山地質工程勘查設備也提供了良好的契機，其中鉆探機械設備技術的發展最為突出?？v觀鉆探機械設備技術的整個發展過程，充分體現了人們在礦山地質工程勘查中所運用的科技的進步，同時在最大程度上降低了繁重的人力勞動，并取得了更高的作業效率[1]。但目前礦山地質工程的鉆探機械設備技術在各地的發展水平并不均勻，存在某些礦山開采企業的鉆探設備較為領先，但在其實際工程施工中無法發揮出鉆探機械設備的實際性能，從而造成了資產閑置的現象發生。從當前國內的鉆探機械設備采購而言，近幾年來用于對新設備的資金投入較少，同時由于礦山開采企業利潤附加值相對較小，因此更新先進技術的進程相對落后，舊設備得不到相應的支持。再從當前現有的鉆探機械設備及資金總量來看，存在礦山開采企業的專業特征不突出，鉆探機械設備現存狀態與其實際地位不相符，相應提升裝備的資金較少，發展后勁不足，定位不明確等問題。針對上述問題，本文開展對礦山地質工程的鉆探機械設備技術發展趨勢的研究。

1 礦山地質工程的鉆探機械設備技術發展趨勢

1.1 鉆探機械設備技術的多方法融合趨勢

在礦山地質工程中，將多種鉆探方式充分融合的鉆探機械設備技術是一個全新的發展方向。多方法融合的鉆探機械設備技術是指將一個獨立的采礦區域、工程作業區域或單個鉆孔根據礦山開采企業的實際需要以及該地區地質特點，在現有施工技術的基礎上，通過將多種不同的鉆探方法融合的形式，對其進行鉆探施工，從而求得與單一鉆探方法更高的技術效果和經濟效果[2]。將多方法融合的鉆探機械設備技術看作是一種全新的技術體系，是礦山企業礦山地質工程施工中鉆探技術的主要發展路徑。

以實際礦山地質工程鉆探作業為例，結合多種方法融合的鉆探機械設備技術，在找礦勘查的過程中，首先在礦山開采的大范圍區域內，利用螺旋鉆對礦區記性化學鉆探取樣；其次在需要重點勘查的區域利用潛孔沖擊鉆，對礦區基巖進行鉆探；最后在比較預測到的礦產資源賦存位置上進行布孔作業，采用金剛石巖心鉆設備最終完成對該區域的勘探。將螺旋鉆、潛孔沖擊鉆與金剛石巖心鉆結合的鉆探機械設備技術不僅可以實現更加精準的勘探效果，同時節省了大量的勘探時間，為下一步采礦提供充足條件。同時多方法融合的鉆探機械設備技術在實際礦山開采企業中已經有了一定的基礎，通過后期的推廣可以使礦山開采領域整體開采效率進一步提高。

對于不同礦山礦地質工程面臨的不同巖石及施工條件，采用多方法融合的鉆探機械設備技術可以制定出具有更高針對性的高效率鉆探方式。例如，針對取心鉆進作業、定向作業、坑道內步作業以及深孔堅硬地層作業等特殊位置作業條件，可采用金剛石鉆的方法對其進行鉆探；針對礦區中硬和堅硬地層等位置鉆進時出現鉆進垂直方向巖孔較短的問題時，可采用沖擊回轉式機械鉆孔方法；針對礦區軟土層位置可采用螺旋鉆、機械功靜電成孔鉆探等施工技術，以此將不通鉆探機械設備技術與對其對應的鉆探條件匹配，從而進一步提高鉆探效果。

1.2 鉆探機械設備元件制造工藝逐漸成熟

隨著工藝制造領域中各項研制方法的不斷創新，礦山地質工程的鉆探機械設備中的各重要元件的制造工藝水平逐漸成熟。圖1為礦山地質工程勘探中常用的繩索取心鉆探機械設備的總體結構。

圖1中編號1～7分別表示為：鉆探外管接頭、單動軸承、巖心容納管、外巖心管、穩定器、擴孔器、巖心卡簧座以及鉆頭。當前鉆頭、鉆具等重要元件的研制工藝水平呈現出持續的上升趨勢。在制作鉆探機械設備各個組成元件時結合了先進的聚晶金剛石材料、高強度輕質合金材料等融入，研制出了全新的高壽命聚晶金剛石復合片鉆頭、高強度鉆桿、繩索取心鉆桿、多級伸縮式鉆桿等結構。不同類型的高性能鉆探機械設備可適用于更多的礦山地質環境，同時根據不同環境條件選擇不同的鉆探機械設備可實現更加高效的勘探效果，并進一步實現自動化操作，提高鉆進的質量，增加施工可靠性[3]。尤其是針對規模較大以及海洋區域、凍土區域等特殊性勘探位置在進行鉆探機械設備技術的應用時，將設備的開發與施工工藝結合的更加緊密。

1.3 強化鉆探機械設備技術預知維修能力

在礦山地質工程的鉆探機械設備技術不斷發展中，其預知維修能力得到了不斷地提高。預知維修能力可在鉆探機械設備發生嚴重事故前，根據故障的發展情況，精準的判斷故障的具體位置及原因，以此減少設備備用元件的損耗，并降低維修人員的作業難度。預知維修的強化不僅可以促進保養能力的提高，同時更加注重對保養機制水準的提升，并發揮出制度化的權威作用，從而提高對鉆探機械設備的保養效率。預知維修能力的強化可從兩個方面體現，第一種是加強了定期的設備養護，嚴格按照“兼修并重，預防為主”的原則執行，并不斷加強對維修人員的培養，從而使其對鉆探機械設備的維修與保養的主觀認識及思想得到提高，增加其對設備維修與保養的主動性和積極性；另一方面，在養護過程中有效控制了成本的投入，作業人員通過設備的實際作業量即可完成對設備養護方案的設計，從而提高鉆探機械設備的養護價值，提高設備的利用率。同時為了更加準確、及時的找出鉆探機械設備的故障位置，還結合了高精度的概率統計方法以及經濟分析方法對鉆探機械設備的實際運行參數進行判定。

1.4 鉆探設備機械化水平提高

在鉆探機械設備技術實際應用過程中，為了能夠更加適應當前礦山地質工程中勘探任務的高效率作業需要，對鉆探技術進行了創新和研發，并積極加強針對鉆探設備的高新技術、信息化技術以及自動化技術，從而促進了鉆探設備機械化水平的提高。

在提高鉆探設備機械化水平的過程中，首先提升了鉆探設備的機械化應用水平，以此促進鉆探設備本身的可操作性，從而為鉆探機械技術的高水平奠定良好的基礎。其次，更加注重了對鉆探機械設備自身的創造性，使得礦山地質工程中的勘探工作可充分應用于河流密集區、山地、高原等地形更加復雜的礦山開采區域，并有效解決了在勘探過程中出現的問題，進一步提高了勘探效率。同時，在提升設備機械化水平時還充分利用了計算機信息技術，將其與鉆探機械設備技術結合，提高設備的技術含量。通過動態分析以及數據實時監測的方式，及時找出在工作狀態下的鉆探機械設備可能存在的問題或故障，并根據具體問題具體分析，給出相應的解決措施，在提高鉆探機械設備的運行效率同時，減少設備維修和購入的資金成本。

在提升鉆探機械設備自身的技術含量基礎上，將其鉆掘能力進一步提升，并逐漸突顯出高新技術的作用。同時在對鉆探機械設備技術進行改進時還將其本土化技術不斷強化，在鉆探機械設備可在具體實踐中，根據礦山地質工程鉆掘作業遇到的問題，對技術的實用性進行創新和改進，從而為鉆探任務的高效率提供條件。

2 結語

通過本文對礦山地質工程的鉆探機械設備技術的研究得出其發展趨勢，同時鉆探機械設備技術還將在地質鉆探、沿途鉆掘以及海洋開發等方面做出更大的成就對于陸地固體礦產資源的開發，尤其是稀缺的石油、核能以及地熱等資源，隨著生產工業的發展都將需求量都將不斷增加，尤其是對于勘探程度相對較低、開采環境較差的偏遠地區都有待進行更加深入的挖掘。同時，大西部的開發常見的極地、高山以及冰川等惡劣地質條件也為鉆探機械設備技術的發展帶來了全新的考驗。因此，面對鉆探機械設備技術面臨的機遇和挑戰，還需要相關研究人員的深入研究，并借鑒其他國家先進的挖掘技術，從而使鉆探機械設備技術更好的投入到礦山地質工程中。