礦山地質探礦工程中鉆探技術的實踐研究

邢俊華

（安徽省地質礦產勘查局327地質隊，安徽 合肥 230000）

在礦山開采之前需要開展地質勘查工作，該項工作包含內容眾多，主要工作內容如下:一是礦山勘查。在勘查工作正式開展前，工作人員應落實前期準備工作。其次，技術人員還應明確勘查范圍，根據礦山中不同區域情況采取相應的勘查手段。在勘查技術應用時，需堅持準確高效的原則，一邊勘查一邊記錄，使信息采集結果精度得到切實保障;二是尾礦資源分析。在可持續開采理念下，技術應用水平和開發理念對資產開發持久性具有直接影響，尾礦作為地質勘查的重要內容之一，需要技術人員加強重視，減少資源浪費，確保礦山的可持續開采;三是接替資源勘查。根據礦物質形成原理可知，當前許多礦物質具有不可再生特點，部分礦產資源的再生周期極長。在地質勘查過程中，應充分認可礦山開采年限價值，最大限度提高開采年限。在對帶有特殊資源礦山進行開采時，勘查者應注重替代資源的勘查，如鋅礦等，以此達到提高開采年限的目標。

1 基于礦山地質探礦工程的鉆探技術設計

1.1 地層條件的分析

礦山復雜地層的形成的影響因素有多種，外部因素及巖層本身所出現運動情況都會造成復雜地層形成。巖層風化、溶蝕、地質構造運動作用均可造成復雜地形的形成[1]。因溶蝕導致出現的復雜地層進行鉆探時會出現地層機械破碎情況，從而引發巖芯采取效率低；在地層環境較差情況下進行鉆進施工會對地層的穩定性造成二次傷害，同時也會出現孔壁坍塌的狀況[2]。地層特性復雜多變也表現在地層的硬度、水化性、強度、強塑性等，這些對于鉆進技術的實施都會產生一定影響。例如鉆進時出現鉆孔偏斜，而這個傾斜恰巧處于軟硬地層之間位置。在礦石粒徑大小相差較大地層中使用鉆頭進行鉆進也會出現偏斜的狀況,礦山地質探礦工程鉆探施工質量無法達到預期效果，對礦山地質鉆探施工效果造成的影響因素如下圖所示：

圖1 鉆進施工流程圖

礦山進行深部鉆進時若發現泥巖、頁巖等地層復雜環境，如對鉆孔所用的沖洗液未進行科學使用，鉆孔的孔壁會遭到不同程度破壞，經常出現卡鉆情況，易導致礦山鉆探安全事故的發生[3]。

1.2 靶向定位鉆探技術

礦山進行深部鉆探工作要比淺層鉆探有難度。在找礦工作效率低的背景下，先進的鉆探技術應運而生，此技術的應用可依據礦山鉆進區域實際情況而定，找礦工作效率得到顯著提高。

新的鉆探技術是在傳統回轉鉆探的基礎上研究出來的，在能源開采行業應用較為廣泛[4]。在使用過程中，進行鉆進前應先用潛孔錘進行鉆孔，投入適量沖洗液，沖洗液可起到協助作用，幫助潛孔錘將動能傳輸到鉆頭，達到快速破巖的目的。

鉆孔設備的鉆頭不但更有沖擊力同時也具備回轉鉆探的功能，可輕松將脆性大、硬度強的巖石鉆透，鉆孔速率得到較大提升，降低了礦山開采成本。另外，礦山地質鉆探工作時還可應用液動錘WL鉆探方法，此法被歸類為組合式鉆探，WL與液動錘相結合進行地質鉆探，更能發揮出找礦的優勢。其中WL最大的優勢為可不進行提鉆取芯，節省了一部分鉆探時間。液動錘的協助使用能夠避免巖心堵塞概率，降低了WL提鉆頻率，同時也降低了提大鉆、打撈巖芯的頻率。最主要的優勢為使用液動錘鉆頭的有效壽命得到了延長，尤其是在深部地層鉆探時，可省去其它輔助設備，鉆探的總成本得到降低。而在進行定向鉆探時，巖芯定向技術是比較常見的。實施鉆進前，需先了解設備的鉆進路線，根據規定進行操作，確保鉆頭根據設定的路線鉆進，所有鉆孔要在預設位置。

表2 傳統方法礦區地層鉆井率

2 實驗檢測

2.1 實驗準備

在鉆機與鉆具方面，要求鉆機擁有較大回轉速度范圍，與液動錐較低轉速相適應，減少鉆頭位置的磨損，可選擇XY系列的鉆機滿足上述要求，因此該實驗采用型號為XY-6鉆機、型號為SYZX75，SS75C的液動錘WL鉆具、型號為SYZX75的液動錘WL。在動力機選擇方面，除XD-5鉆機采用液壓馬達之外，剩余設備均為電機帶動，在無動力電源情況下，可用柴油機提供電源。本文采用型號為BW250的泥漿泵，能夠符合2000m施工范圍內的鉆機技術要求。針對該礦區以及周圍特殊地層，采用液動錘WL技術進行鉆探，工作量為3625.51m，平均時效為1.62m，臺月效率為743.36m，鉆頭壽命均值為36.25m，回次進尺為2.68m o其中，帶有3個深孔，工作量為2957.26m，平均時效為2.36m，臺月效率為796.34m，鉆頭壽命均值為34.25m，回次進尺為2.13m。

2.2 礦區地層鉆井率對比

針對礦區地層勘探，使用鉆探技術對礦區地層鉆井進行施工，如表1。

表1 鉆探技術礦區地層鉆井率

根據表中數據可以得出，在回轉鉆進中，鉆壓主要用于為鉆頭金剛石顆粒壓人巖石提供預壓，促進巖石內部形成預加應力，沖擊功傳遞條件得以改善，扭轉沖擊載荷傳遞方向，使高頻脈動載荷在短期內達到極高值，巖體破碎，提高鉆進效率。

傳統方法對礦區地層鉆井進行施工，如表2。

通過以上兩組實驗對比可知，使用鉆探技術在進行鉆探施工時，其側深相當的情況下，對比傳統方法，使用鉆探技術的方法，其地層的鉆井率更高，施工時間也更短，且隨著地層的深度加深，施工時間也不斷減短。

3 結束語

針對礦山地質探礦工程中鉆探技術進行實踐研究，對地層鉆井率提升有很大幫助，使得在同樣的地層深度下，鉆井速度變快。

隨著礦山地質探礦工程向深部進行鉆探，要面對更加惡劣的地層環境，會嚴重影響鉆探施工進度，因此選用科學合理的鉆探方法、控制泥漿工藝、鉆探施工相關參數、鉆頭類型等，可以實現良好的鉆探效果。