地質(zhì)勘查鉆探技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展

張芝盛

摘 要：我國(guó)的鉆探技術(shù)隨著地質(zhì)勘查事業(yè)的發(fā)展而日益進(jìn)步。目前我國(guó)鉆探技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛，各項(xiàng)工藝技術(shù)及設(shè)備也在不斷升級(jí)更新。隨著我國(guó)地質(zhì)鉆探技術(shù)水平的逐步提升，更多的勘探方法已經(jīng)運(yùn)用到各種復(fù)雜的勘探環(huán)境中。本文從地質(zhì)勘查的主要內(nèi)容入手，對(duì)地質(zhì)勘查鉆探技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：地質(zhì);勘查;鉆探技術(shù)

0 引言

近年來(lái)，隨著我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施的快速發(fā)展，我國(guó)的鉆探技術(shù)隨著地質(zhì)勘查事業(yè)的發(fā)展而日益進(jìn)步。目前我國(guó)鉆探技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛，各項(xiàng)工藝技術(shù)及設(shè)備也在不斷升級(jí)更新。隨著我國(guó)地質(zhì)鉆探技術(shù)水平的逐步提升，正在朝著設(shè)備小型化、輕量化方向發(fā)展。

1 地質(zhì)勘查的主要內(nèi)容

為查明工程項(xiàng)目建設(shè)地點(diǎn)的地形地貌、地層土壤、巖性、地質(zhì)構(gòu)造、水文條件和各種自然地質(zhì)現(xiàn)象而進(jìn)行的測(cè)量、勘探、試驗(yàn)和鑒定、評(píng)價(jià)的工作。一般分為三個(gè)階段，即：選址勘察、初步勘察和詳細(xì)勘察。在施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)地質(zhì)情況復(fù)雜或與原勘察資料不符等情況時(shí)，可以增加施工勘察。其目的是為建設(shè)項(xiàng)目選擇廠（場(chǎng)）址、工程的設(shè)計(jì)和施工提供科學(xué)依據(jù)。

2 單動(dòng)雙管取土器地質(zhì)勘查鉆探技術(shù)應(yīng)用

通過(guò)本人在川藏鐵路地質(zhì)勘探過(guò)程中對(duì)單動(dòng)雙管取土器使用過(guò)程中的研究，現(xiàn)將該設(shè)備結(jié)構(gòu)及使用原理介紹如下。

單動(dòng)雙管取土器由內(nèi)管和外管組成，內(nèi)管一般平齊或稍短于外管，這樣能避免沖洗液對(duì)取樣的影響。內(nèi)管一般為半合管，有利于土樣取出。外管端部裝有金剛石鉆頭。取樣時(shí)外管回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，內(nèi)管壓入取樣，沖洗液通過(guò)內(nèi)外管之間的環(huán)形狀通道將土屑帶出。鉆進(jìn)時(shí)，鉆頭和外管隨鉆桿一起回轉(zhuǎn)。當(dāng)內(nèi)管中有巖芯時(shí)，在摩擦力作用下內(nèi)管及其卡簧不回轉(zhuǎn)。沖洗液由上接頭進(jìn)入，通過(guò)外管接頭上的斜孔進(jìn)入內(nèi)外管的環(huán)狀間隙沖洗孔底，由外管與孔壁間隙上返，內(nèi)管中的沖洗液，隨巖芯的進(jìn)入，經(jīng)內(nèi)管接頭上的排水孔也流入內(nèi)外管間隙。為了保證沖洗液既能順利循環(huán)流動(dòng)冷卻潤(rùn)滑鉆頭，又不對(duì)巖心造成沖蝕影響，尤其是在鉆進(jìn)松散、軟弱夾層、破碎地層時(shí)，半合式雙管卡簧座與鉆頭內(nèi)臺(tái)階之間的間隙大小，對(duì)巖心采取率有著很大關(guān)系。在沖洗液對(duì)巖心沖蝕影響較大的地層中鉆進(jìn)時(shí)，間隙不能太大，一般不超過(guò)1.5 mm;而在沖洗液對(duì)巖心沖蝕影響小的地層中鉆進(jìn)，間隙則可以略大，一般在2 mm～4 mm。因此，巖芯的采取率、完整度、純潔性等均有較大提高，代表性更好。

（1）鉆具下入孔內(nèi)前，檢查單動(dòng)的靈活性，卡簧、鉆頭與卡簧座的配合、水路與隔水間隙必須符合要求。（2）根據(jù)所鉆地層的松散程度，認(rèn)真調(diào)節(jié)卡簧座與鉆頭內(nèi)臺(tái)間隙。十分松散的地層，間隙盡量小（0.5 mm），外管轉(zhuǎn)動(dòng)即可;若地層稍硬，間隙可調(diào)大些，這對(duì)減少巖芯堵塞、提高回次進(jìn)尺是有意義的。（3）泥漿選用200目以上優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土，經(jīng)過(guò)充分預(yù)水化合攪拌，配以PAM（聚丙稀酰胺）、CMC（膨潤(rùn)土）、堿等泥漿助劑。（4）下鉆到離孔底1 m左右，應(yīng)開(kāi)泵慢掃沖孔，并上下活動(dòng)幾次，孔底干凈后方可鉆進(jìn)。這樣可防止沉渣充塞內(nèi)管空間，防止堵塞水眼。（5）鉆進(jìn)過(guò)程中要保持壓力均勻，壓力為3 kN～6 kN左右，壓力的調(diào)節(jié)適地層情況和鉆孔深度而改變，當(dāng)鉆進(jìn)松散、易破碎地層時(shí)，壓力適當(dāng)增大，轉(zhuǎn)速取139 r/min～292 r/min，小泵量為80 L/min～120 L/min，正常鉆進(jìn)時(shí)不得上下提動(dòng)鉆具，使鉆具在一回次中始終不離孔底。（6）要均勻給壓，嚴(yán)防巖芯堵塞，如遇巖芯堵塞、不進(jìn)尺或進(jìn)尺緩慢，為防止巖芯磨耗，要立即提鉆。（7）采取巖芯的方法：回次終了，取巖芯時(shí)，稍加大鉆壓，開(kāi)車轉(zhuǎn)動(dòng)幾圈，即可提鉆;對(duì)松散巖芯采用關(guān)泵干鉆取芯。

植物膠液體在循環(huán)過(guò)程中，靠其本身的粘性迅速吸附在已鉆出的巖芯表面上，由于植物膠本身是由非離子聚合物組成，分子鏈長(zhǎng)而有很大的柔軟性，具有較高的吸附能力及彈性，避免了沖洗液對(duì)巖芯的直接沖刷，基本保持了巖芯的原狀結(jié)構(gòu)，不易遭到機(jī)械破壞。在植物膠護(hù)膠作用及內(nèi)管保護(hù)作用下，平均巖芯采取率達(dá)到了85%以上，較常規(guī)鉆探方法得到了大幅提高，同時(shí)對(duì)粗圓礫土巖芯擾動(dòng)較小，基本保持了原狀。植物膠良好的護(hù)壁效果得到充分的體現(xiàn)，塌孔、掉塊現(xiàn)象明顯減少，極少出現(xiàn)卡鉆情況，未出現(xiàn)埋鉆等孔內(nèi)事故。

通過(guò)使用單動(dòng)雙管取土器，巖芯采取率有了相應(yīng)的提高，較一般取土器更能真實(shí)的揭示地層情況。

3 地質(zhì)鉆探技術(shù)的發(fā)展方向

3.1 鉆井方法的發(fā)展方向

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，現(xiàn)有的一些鉆井方法已不能滿足社會(huì)的實(shí)際需要，許多不一致的因素逐漸出現(xiàn)。因此，我國(guó)應(yīng)全面改進(jìn)落后的地質(zhì)研究技術(shù)，確保其與時(shí)俱進(jìn)。

3.2 鉆井設(shè)備的發(fā)展方向

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，用于地質(zhì)鉆探技術(shù)的鉆探設(shè)備也應(yīng)不斷發(fā)展。目前，我國(guó)鉆井裝備的研究和開(kāi)發(fā)已經(jīng)取得了一定的成果，特別是在鉆機(jī)、鉆頭、鉆具等小型裝備方面。同時(shí)，我們對(duì)那些節(jié)能設(shè)備、大型設(shè)備和自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行了深入的研發(fā)和創(chuàng)新，確保了鉆井設(shè)備的發(fā)展方向不斷向前發(fā)展。

3.3 工程鉆探發(fā)展方向

在人類社會(huì)的發(fā)展過(guò)程中，各種建筑的建造為發(fā)展過(guò)程奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，而鉆探技術(shù)將作為不同建筑的支撐。在每個(gè)項(xiàng)目建設(shè)前的準(zhǔn)備階段，都要對(duì)其開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀進(jìn)行有效的勘探和詳細(xì)的地質(zhì)調(diào)查，為項(xiàng)目的順利開(kāi)展提供一些必要的資料。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，建筑工程的建設(shè)項(xiàng)目越來(lái)越多，所利用的土地資源也呈現(xiàn)出多元化的發(fā)展趨勢(shì)。為了適應(yīng)社會(huì)的深入發(fā)展，人們對(duì)工程地質(zhì)鉆探技術(shù)提出了越來(lái)越高的要求。因此，只有地質(zhì)鉆探技術(shù)不斷進(jìn)步，才能有效地滿足工程項(xiàng)目的需要，為社會(huì)的發(fā)展提供重要的技術(shù)支撐。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，為了滿足當(dāng)各種環(huán)境下的勘探資料需求，技術(shù)人員應(yīng)重視地質(zhì)勘查工作，充分發(fā)揮定位遙感、定向鉆探、液動(dòng)錘技術(shù)的作用與優(yōu)勢(shì)，運(yùn)用反循環(huán)連續(xù)鉆探技術(shù)、定向鉆探技術(shù)、液動(dòng)錘鉆探技術(shù)，提高勘探效率與成果，推動(dòng)我國(guó)勘探事業(yè)的更大發(fā)展。

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