礦山地質(zhì)工程鉆探關(guān)鍵技術(shù)質(zhì)量研究

根據(jù)礦山地質(zhì)工程所在位置、設(shè)計與生產(chǎn)要求的不同，礦山企業(yè)選擇的鉆探技術(shù)也大不相同。通常情況下，采標(biāo)和開拓工程實行“探采”相結(jié)合辦法，鉆探和采礦結(jié)合能夠減少工作量，甚至可以達到不間斷生產(chǎn)。中段開拓階段，勘探技術(shù)水平或工作量準(zhǔn)備不足、儲量級別低，應(yīng)該預(yù)先布置鉆探工程，確定好中段位置后，進行下一步操作。在一定程度上，減少了工程成本，工程效益能夠得到明顯提升。生產(chǎn)勘探超前幅度，需要按照礦山地質(zhì)條件、生產(chǎn)規(guī)模對超前幅度進行預(yù)估。所以，為了保證生產(chǎn)勘探階段工作效率、安全，工程單位應(yīng)盡量使用新鉆探技術(shù)和新方法，以此保障鉆探生產(chǎn)節(jié)奏和安全性。

1 礦山地質(zhì)工程鉆探技術(shù)及其發(fā)展困境

1.1 礦山地質(zhì)鉆探技術(shù)

礦山地質(zhì)鉆探技術(shù)是勘探技術(shù)中較為常見的應(yīng)用技術(shù)，在礦山地質(zhì)工程鉆探施工中，可以利用點線面相結(jié)合的方法全面推進測區(qū)鉆探，利用激光檢驗，熒光技術(shù)加以測定，以準(zhǔn)確確定礦產(chǎn)資源位置。并且，為保障深層地質(zhì)鉆探安全性和準(zhǔn)確定，在低頻臺電磁信號收集的基礎(chǔ)上，保障數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。礦山地質(zhì)工程鉆探作業(yè)，可依據(jù)作業(yè)需求選擇技術(shù)，在礦區(qū)采集試驗樣品，如鈣鐵輝石磁鐵礦、石榴石磁鐵礦、圍巖、塊狀磁鐵礦等代表性比較強的礦石

。若在礦山鉆探中，鉆探深度較淺，且水位高的情況下，對鉆探技術(shù)要求往往也不同。需要結(jié)合實際情況做好巖土的劃分。

1.2 金屬礦山地質(zhì)工程鉆探技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域

地質(zhì)鉆探技術(shù)的應(yīng)用范圍越來越廣，已由最初的地質(zhì)礦產(chǎn)勘察，如金屬礦、稀有金屬、貴金屬等資源的勘察，發(fā)展到對非金屬礦、建筑用材料、化工原料等多方面。現(xiàn)階段，我國礦山很多，在礦山資源勘測上，必須會應(yīng)用到鉆探技術(shù)。地勘單位進行地質(zhì)勘探一般都會應(yīng)用到鉆探技術(shù)，以判定資源分布及資源量情況，這些勘測資料也可以用來當(dāng)作礦產(chǎn)資源的評價和開發(fā)依據(jù)。

礦山地質(zhì)工程勘探中的鉆探技術(shù)，還被廣泛應(yīng)用在防治地質(zhì)災(zāi)害、環(huán)境保護中。江河、山區(qū)地帶會因極端天氣等發(fā)生地面沉降、泥石流、海水入侵、地下水污染、坍塌等嚴重的危害，甚至有些地區(qū)會發(fā)生不同震級的地震，這些都會給社會經(jīng)濟與人們的生命財產(chǎn)安全帶來嚴重影響。而在地質(zhì)工程中應(yīng)用鉆探技術(shù)，可在一定程度上為采取地質(zhì)災(zāi)害防治措施提供依據(jù)，并提出災(zāi)害防治方案，以避免產(chǎn)生嚴重的后果

。相對來說，礦山地質(zhì)工程勘察過程中，應(yīng)用鉆探技術(shù)可為工程設(shè)計提供數(shù)據(jù)參數(shù)。

1.3 礦山鉆探技術(shù)的發(fā)展困境

1.3.1 地理環(huán)境限制

礦山鉆探往往缺少系統(tǒng)的規(guī)劃和地貌地形特征總結(jié)。第一，地貌地形受損普遍較為嚴重，礦山鉆探前應(yīng)對受損地貌地形進行修補，以減少鉆探難度，避免大量消耗物力、財力和人力。因地貌地形因素雖然間接影響了礦山鉆探的技術(shù)水平，卻影響著鉆探技術(shù)的研究。礦山地質(zhì)工程鉆探技術(shù)鶚發(fā)展，仍然有必要繼續(xù)強化技術(shù)科研力度，培養(yǎng)更多勘探人員。有時金屬礦山地質(zhì)工程勘探條件不充足，會以投入更多的資源的方式，以彌補礦山自然條件的缺陷

。此時，礦山鉆探技術(shù)設(shè)備的投入，會延長礦山地質(zhì)鉆探時間和研究難度。

地下鉆孔技術(shù)，是向地質(zhì)體鉆孔，破壞孔底巖層。針對不同的鉆孔目的選擇不同的鉆孔方法和鉆井裝置，并由此產(chǎn)生了各種不同鉆孔方式。在鉆孔的過程中，以原始機械的方式完成巖層的破碎依然常用。按照不同的外部動力利用方法，可以把現(xiàn)鉆井方式分成撞擊式鉆井、旋轉(zhuǎn)式鉆井、沖擊回旋式鉆井和震動式鉆井，在個別的特定地層條件噴射式鉆井也經(jīng)常被使用。如果按照鉆孔切割工具的不同又可以把鉆孔方式分成鋼粒鉆孔、可旋位硬質(zhì)合金鉆孔和金剛石鉆孔

。按照勘查的目的和用途不同，可分成水文地質(zhì)鉆探、固體礦藏勘查、建筑工程地質(zhì)勘探、地?zé)徙@探、砂石床勘查、油田天然氣勘查、超深孔勘查和地表取樣鉆探等。如按使用的沖洗水和循環(huán)方法，又可分成泥漿鉆井、清水鉆孔、空氣鉆探、正循環(huán)鉆井和反循環(huán)鉆井等。根據(jù)勘探范圍的不同又可分成極地勘探、陸地鉆井、海域勘探和月面勘探等。除此以外，尚有許多較先進的鉆孔技術(shù)，如熱力法、熔融法和物理化學(xué)方法等，但上述技術(shù)都由于生產(chǎn)成本高昂、技術(shù)難度較大而未能獲得普遍應(yīng)用。其中，熱力法包含高頻電鉆、火花噴射鉆、微波鉆等，熔融法包括等離子鉆、電熱鉆、激光鉆頭等，而物理化學(xué)方法使用的則是通過化學(xué)試劑把石頭進行打碎

。

1.3 觀察指標(biāo) 以術(shù)后病理為準(zhǔn)，計算超聲評估和US-G FNAC的準(zhǔn)確度、靈敏度、特異度、假陽性率和假陰性率。超聲評估中，若結(jié)節(jié)具備以下惡性指標(biāo)中3個及以上則為超聲陽性：(1)微鈣化；(2)低回聲；(3)邊緣不規(guī)則；(4)形態(tài)不規(guī)則；(5)縱橫比大于1；(6)中央血管為主型或混合血管型；否則為陰性[4]。US-G FNAC診斷分為良性、惡性(確定具備惡性細胞學(xué)特征的病變)、可疑惡性(濾泡性病變或少數(shù)細胞具備惡性細胞學(xué)特征但尚未達到診斷標(biāo)準(zhǔn))和涂片不滿意4類，將良性和涂片不滿意定義為陰性，惡性和可疑惡性定義為陽性[6]。

自動化、智能鉆機等在歐美地區(qū)已經(jīng)成熟應(yīng)用。有些較新的鉆頭系統(tǒng)已經(jīng)達到了全智能化，如適合于金剛石鉆孔的高轉(zhuǎn)速低扭力鉆頭，其普遍適合于在地表及巷道內(nèi)工作，甚至有些鉆頭真正做到了機臺單人使用

。

撞擊回轉(zhuǎn)式鉆進，是指運用撞擊和回轉(zhuǎn)二種方式共同破壞巖層的鉆井方式。在作業(yè)時，先由鉆桿推動鉆機低速度旋轉(zhuǎn)，在軸流式鉆機的高壓力下，然后運用進入鉆桿中的液態(tài)或氣體所產(chǎn)生的撞擊力，以撞擊和回轉(zhuǎn)二種方式共同破壞巖層，發(fā)揮撞擊和回轉(zhuǎn)切削兩種功能來實現(xiàn)鉆井，并共同采用巖芯。這種方式來源于十九世紀的歐美，一九五八年才被我國地質(zhì)部所注意并進行了研制，20世紀70年間進展較快。而撞擊回轉(zhuǎn)式鉆進的主要優(yōu)勢，在于它可以大幅度提高硬巖層速度和搖擺式進尺直徑，減小了鉆機的彎曲程度，從而明顯地降低了施工成本

。撞擊回轉(zhuǎn)鉆探一般使用這樣的兩種撞擊裝置進行，一是使用鉆井過程中沖洗由水能量驅(qū)動的撞擊裝置來完成，稱為水動撞擊回轉(zhuǎn)鉆探；另一則使用壓縮空氣驅(qū)動的風(fēng)動沖擊裝置完成，稱為氣動撞擊回轉(zhuǎn)鉆探。

現(xiàn)行的水資源配置主要有三個環(huán)節(jié)：一是總量控制，二是水量分配，三是取水許可。從總量控制、水量分配到取水許可，是水資源從宏觀到微觀配置的過程。總量控制和水量分配是國家作為水資源所有權(quán)人，將其水資源宏觀配置權(quán)在行政層級間逐級下放，形成從中央到地方、自上而下的行政主體間水資源配置權(quán)和管理權(quán)的逐級分解，這是水資源的宏觀配置，配置主體和對象是上一級行政區(qū)域政府和下一級行政區(qū)域政府，不應(yīng)當(dāng)引入市場機制。取水許可環(huán)節(jié)是通過水行政主管部門審批取水許可，實現(xiàn)水資源所有權(quán)與使用權(quán)的分離，將水資源使用權(quán)落實到取用水戶，是水資源的微觀配置，可以引入市場機制。

2 地質(zhì)鉆探技術(shù)設(shè)備現(xiàn)狀

礦山地質(zhì)工程鉆探技術(shù)圈定礦體，加強邊界、端部各位置的控制，以及上延、下垂夾石、礦體，控制礦體斷層、火成巖體、破碎帶；修正礦體邊界線，對比原地質(zhì)勘探資料，進而得到礦體的形態(tài)、產(chǎn)狀和空間符合設(shè)計情況。而鉆孔技術(shù)設(shè)備是鉆井施工中的重要部分，它隨著鉆井工藝技術(shù)和鉆孔方式的進展而改變，而且它又影響到鉆井技術(shù)的提高。地質(zhì)鉆探設(shè)備一般是指可以垂直投入到鉆孔施工中的機械，一般分為動力機、鉆頭、泥漿泵等，而其中最為關(guān)鍵的組成部分，也就是核心組成部分為鉆頭。

2.1 全液壓動力頭巖芯鉆機

全液壓系統(tǒng)動力頭巖芯鉆機已經(jīng)成為中國礦山地質(zhì)鉆井施工中的首選鉆頭型號，并且現(xiàn)已形成了完整的生產(chǎn)規(guī)模，它主要具備了以下結(jié)構(gòu)特征：全液壓控制系統(tǒng)的動力頭型旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)、長行程的給進控制系統(tǒng)、全液壓絞盤式上升控制系統(tǒng)，具有機械性智能化水平程度高、配套儀器完善以及在鉆井中可作最大范圍傾角等優(yōu)點。

2.2 新型中深孔鉆機

新型中深孔鉆頭多為多功能鉆頭。由于綜合鉆井技術(shù)的進步，包括金剛石巖芯鉆機、氣流反循環(huán)連續(xù)取樣鉆機、氣流潛行錘取樣鉆探等新鉆井工藝技術(shù)的廣泛運用，綜合鉆井的多功能鉆頭技術(shù)成為技術(shù)研發(fā)熱點。

2.3 自動化、智能化鉆機

1.3.2 資金浪費

2.4 立軸型巖芯鉆頭

目前，國內(nèi)外地質(zhì)鉆探設(shè)備的主力型號仍是立軸型巖芯鉆頭，同時，全液壓雙動力頭巖芯鉆頭也處于迅速地成長中。在針對較深礦井區(qū)域的鉆井施工，國產(chǎn)坑道鉆機得以普遍應(yīng)用，主要是水源鉆頭、物探鉆頭以及進口鉆機等。

3 礦山地質(zhì)工程鉆探關(guān)鍵技術(shù)

本研究只調(diào)查了江蘇省南京市1所三級甲等專科醫(yī)院精神科護士職業(yè)倦怠情況，研究結(jié)果可能存在一定偏倚；在變量選擇上未探討人口學(xué)因素，如年齡、職稱、學(xué)歷等變量對職業(yè)倦怠的影響，結(jié)論可能存在一定局限性。在后續(xù)研究中，需擴大樣本量，考慮人口學(xué)變量因素，使結(jié)果更具說服力。

圖3為控制電路的原理圖，主要器件包括功分器、衰減器和移相器。首先利用一分四威爾金森功分器將發(fā)射信號平均分為四路，其中一路信號與50 Ω匹配負載相連，其余三路再一次等分成四路，最終實現(xiàn)對十二路陣元的饋電。圖4為十二單元饋電電路的實物。每個平面單極子天線單元用50 Ω同軸電纜饋電，每根同軸電纜連接到四路威爾金森功率分配器的輸出端。此外，在射頻電路設(shè)計過程中采用自舉電路降低電路中的電流，保證電路的電壓穩(wěn)定。通過調(diào)整射頻電路板上的滑動變阻器，調(diào)節(jié)衰減器和移相器的控制電壓，使四邊形天線陣得到最佳的幅值和相位。

沖擊型鉆進法是始創(chuàng)于我國的一門古代的鉆井方式，目前在國內(nèi)外均普遍應(yīng)用。其鉆進機理主要在于，通過與鋼絲繩長度相同或鉆桿相連用一字形或十字形鉆孔，通過上下運動撞擊巖層，同時撈出巖屑和巖粉，從而形成鉆孔。影響撞擊鉆孔的速度主要是由撞擊頻率、沖擊功、撞擊方式和能量傳遞三要數(shù)。撞擊頻段對鉆進速率的深遠影響按照撞擊的頻段差異，可以將其分成4種：低頻、中頻、高頻和超高頻段。沖擊頻率和鉆孔效果關(guān)系是成正比的，但當(dāng)撞擊頻次超過了某一定值后，這種比值關(guān)系就不再出現(xiàn)，反之就有所減少了

。這主要是因為在單位時間內(nèi)的重復(fù)次數(shù)增多，孔內(nèi)的石屑就來不及清除，對沉積于鉆孔部位起一種緩沖的效果。再者，由于撞擊頻率太大，必然撞擊的持續(xù)時間過短，從而造成了撞擊功對巖體的利用持續(xù)時間不夠長，破碎巖不夠充分而達到較不成高效率的大體積破碎。沖擊功大小對鉆孔速率產(chǎn)生了最直觀的影響。科學(xué)研究證實：當(dāng)鉆孔直徑固定時，不同的沖擊功能破壞的單位體積巖石所需要的沖擊功能也是不同的，并且數(shù)值差別較大，這也表明了沖擊功能在沖擊式鉆孔中的重要地位。沖擊形式和傳遞方式對鉆進效率的影響按振動來源不同，可分成機械式、氣（液）流動式和電磁式等三種形式。這里著重說明了機械式?jīng)_擊鉆，而機械式又叫做機械慣性式。這種依靠凸輪機的轉(zhuǎn)動形成沖擊力的機械沖擊方法的最大優(yōu)點就是機械構(gòu)造簡便、加工方便、振動力大，但同時其機械構(gòu)造特性又影響著在水平孔鉆入中的使用

。

3.1 沖擊式鉆探技術(shù)

1)通過試驗得到用JDT-654型拖拉機背負毒餌噴撒機10.66km/h的速度作業(yè)時，各個拉桿垂直力和水平力的集中范圍和峰值數(shù)據(jù)。

3.2 沖擊回轉(zhuǎn)式鉆探技術(shù)

礦山地質(zhì)工程鉆探技術(shù)的要求較高，且作業(yè)周期較長，需要大量設(shè)備、技術(shù)、人力等方面的支持，對資金需求量較大。礦山地質(zhì)鉆探中，地勘單位應(yīng)合理使用資金，但是很多情況下未能合理考慮經(jīng)濟因素，資金分配不合理，造成資金浪費，集中表現(xiàn)在：一方面，鉆探投入并未做好精確預(yù)算和合理分配使用。鉆探各環(huán)節(jié)和技術(shù)設(shè)備配合使用效率不高，導(dǎo)致資金流量大。若資金浪費嚴重，則可能導(dǎo)致后期鉆探進程因資金不充足而受到影響

。另一方面，不充實資金管控。而地質(zhì)工程鉆探使用資金量較大，工作人員工作不細致或資金流向把控不嚴，導(dǎo)致不必要的情況也花費了大量資金，甚至對資金使用情況抱著一種無所謂態(tài)度。

液力沖擊回轉(zhuǎn)鉆井系統(tǒng)則是泥漿泵將沖洗水投入撞擊裝置，驅(qū)動水動錘并產(chǎn)生動能對巖芯管和鉆機磨損處實施撞擊，同時鉆桿上也有鉆機以提升扭矩旋轉(zhuǎn)的能力同時對鉆機磨損施壓。而這種鉆井方式又常和繩索取芯鉆具相結(jié)合，被稱之為繩索取芯式液力沖擊回轉(zhuǎn)鉆井。液動沖擊器也是沖擊回轉(zhuǎn)鉆井中的重要部分。液力沖擊回轉(zhuǎn)鉆井既適合于地質(zhì)巖心鉆井、工程地質(zhì)鉆井等，也同時適合于反循環(huán)鉆井和深孔鉆井中。

3.3 振動式鉆探技術(shù)

振動式鉆過程，是用振動器帶動鉆桿與碎石工具，形成的周期性震動力。它除了使用土壤地表混凝土振動器和鉆具對巖層周圍形成的靜載以外，還是利用鉆具向上震動所引起的高頻沖擊震動而形成的動載，從而對巖層周圍或土壤形成了震動。在高頻率的震動下，巖石周圍或土壤的高度降低，巖石周圍和土壤就在鉆具和振動儀表墻體自重與震動力矩的共同作用下，使鉆頭鉆進巖石土層，從而完成了鉆孔的過程。

總體上看，2018上半年產(chǎn)蛋雞存欄同比降幅較大。由于今年產(chǎn)蛋雞存欄與需求比較匹配，因此預(yù)計2018年蛋雞產(chǎn)業(yè)全年盈利29元/只。預(yù)計2019年受環(huán)保的高壓的影響，該擴欄的不擴，該上雞的不上，該育雛的不育，不該淘汰的會加速淘汰。因此，2019年上半年行情沒有問題，下半年應(yīng)表現(xiàn)平穩(wěn)，全年盈利已成定局。

另外，噴射式鉆孔技術(shù)則是指使用鉆孔沖洗水通過流入鉆孔磨損噴嘴，而產(chǎn)生的高壓高能射流充分地沖洗洞底的巖屑，使切屑物免于反復(fù)削切，從而與機械作用力共同破壞洞底巖層，達到提升機械速度目的的一類鉆探技術(shù)

。

3.4 回轉(zhuǎn)式鉆探技術(shù)

回轉(zhuǎn)型鉆孔是當(dāng)前用的一種最常用的鉆孔方式，這也是用鉆具的旋轉(zhuǎn)運動破壞巖石而成孔的另一種鉆孔方式。鉆頭包括大、小壺錐鉆頭，正向、反循環(huán)法旋盤式鉆頭，液壓系統(tǒng)動力頭式鉆機，潛孔振動回轉(zhuǎn)式鉆頭等。相對單純地旋轉(zhuǎn)鉆頭有簡易的鉆孔設(shè)備，先進結(jié)構(gòu)的回轉(zhuǎn)式鉆頭除具有鉆孔設(shè)備以外還具備循環(huán)洗井設(shè)備。回轉(zhuǎn)鉆頭中的，另一個旋盤式水井鉆機的鉆具也含有鉆桿和鉆頭。回轉(zhuǎn)速率則視鉆頭類型而異，如石油鉆頭在通常狀況下最大為160r/min，而金剛石鉆機最大可達二千四百r/min。目前常見的鉆桿的最大名義口徑有60、73、89和一百一十四mm等四種，將鉆頭類型分為全面鉆進用鉆頭和環(huán)狀鉆進用鉆頭二大類。大、小鍋錐均使用其鍋內(nèi)錐形鉆具翻轉(zhuǎn)切開地層，二者均可由人員或動力驅(qū)使。在翻轉(zhuǎn)過程中切削下來的土屑或石屑先下降到鍋內(nèi)，然后再上升到地面并倒出。它構(gòu)造簡便工效低廉，可以適用于一般的土質(zhì)及軟質(zhì)巖石地層要求。正、反循環(huán)法的水泥洗井旋盤式鉆機主要由塔吊、卷揚機、轉(zhuǎn)盤、鉆具、泥漿泵、水龍頭和發(fā)電機等設(shè)備構(gòu)成。作業(yè)時，推動機提供的力矩利用傳動設(shè)備驅(qū)使轉(zhuǎn)盤，由主動鉆桿引導(dǎo)鉆機的轉(zhuǎn)動以擊碎巖石。漿液經(jīng)過泥漿泵道流入，鉆桿和孔室間的環(huán)形區(qū)域具有潤滑鉆桿和冷卻鉆孔磨損的功能

。

4 結(jié)語

綜上所述，我國社會經(jīng)濟快速發(fā)展，以及城市化進程的加快，對各種能源的需求量越來越大。鉆探工作中，鉆孔技術(shù)面臨諸多挑戰(zhàn)。對此，為了推進我國礦山地質(zhì)鉆探的有序健康發(fā)展，促進礦山開采的安全穩(wěn)定，應(yīng)該清楚地認識到礦山地質(zhì)工程鉆探技術(shù)的重要性，加強鉆探技術(shù)研究，提升技術(shù)水平并根據(jù)不同的地質(zhì)工程選擇合適的鉆探技術(shù)。并且在鉆探過程中，鉆探工程能幫助地勘單位獲得更多巖土信息、地層巖性信息，如礦樣資料、土樣資料、巖心資料、力學(xué)資料等，為礦山地質(zhì)工程鉆探提供有價值的參考數(shù)據(jù)。這也是為保障我國礦山開采工作、地勘工作的可持續(xù)健康發(fā)展作出積極的貢獻。

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