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摘要：钻探技术是在预定的地点利用钻探设备向地下钻深，采取地下的岩石样本和水样，来进行分析研究。钻探技术不受地质条件和建筑种类的约束，精确度高，能够直接观察到岩心并采集样本，且探测深度较深且钻进速度快。
关键词：工程地质勘探；钻探技术；应用
前言：
地质勘查，主要用于对工程地质条件进行勘查和地下煤炭、石油等矿物进行勘查，在社会经济建设的各个环节有着广泛的应用。本文对地质勘查技术中的钻探技术应用进行分析，具有重要的实践指导意义。
一、地质勘探技术现状
虽然我国测勘探技术取得了长足的进步，并在此基础上形成了一定的勘探制造能力，我国勘探技术和装备的研究水平和制造水平与国际公司相比仍有较大差距。这种差距主要表现在储备技术少，成果转化慢，综合性研究人才缺乏，自主创新能力不足。可以说，我国勘探技术和装备水平与国外相差一代，还没有一套完整的自主研发的成像勘探设备，所以仍需要发展和改进。
随着钻探技术的不断发展进步，钻孔技术也在不断提高，可以预见，未来将会有很多先进的钻探施工设备被应用到地质钻孔施工环节中去，并向着低成本、高效率和高质量的方向不断发展。
二、工程地质钻探的主要特点及适用条件
2.1 工程地质钻探的主要特点
在工程地质勘查的过程中，最常用、也是最基本的勘查手段就是钻探。在不同的工程地质条件下，或者是对于不同类型的建筑物，又或者在不同的勘查阶段，只要是能够布置勘探工作的地段，在一般情况下都采用的是钻探的方法。这种方法主要有以下四个特点：第一，要注意钻孔的布置，要结合工程施工的类型和特点，并且要考虑到施工地段的自然地质条件进行钻孔。例如对于工业建筑与民用建筑来说，需要按照建筑物的轮廓线来进行布孔，而对于水坝来说，就应该顺着坝轴线来进行布孔。第二，除了一些大型的水利工程、埋度较深的隧道以及为了了解某一地区专门的地质问题（例如为了控测深岩溶）需要进行较深的钻孔以外，其他工程的钻孔深度一般都不会太大，钻孔的深度都平均在九米与十一米之间，所以通常只用财通轻便的钻机与简易的钻探法即可。第三，钻孔的目的不仅仅是为了查明本地区的地质结构、地质与水文条件以及地层岩的属性，还需要对其进行取样，做长期的观察和各种试验，因此说钻孔的目的是具有混合性的。由于一些试验通常都会与钻孔同时进行，因此会导致进尺的速度相对缓慢。第四，工程地质钻探有一些特殊的要求，主要表现在对钻孔的结构、钻进的方法、钻进的过程中进行观测编录等。
工程地质钻探有很多综合性的目的，是为了工程建筑的设计和施工服务的。因此在钻孔的结构、钻进的方法与进程中的一些观测编录等一些方面都有着特殊的要求。在工程地质钻探的过程之中，对于岩心的采取率有很高的要求，一般的岩层的采取率不能低于80%；而对于工程建筑物中非常重要的断层破碎带和软弱夹层的采取率也不能够低于60%，并且一般不容易取得岩心。要想获取较高的岩心采取率，就要针对不同的勘探对象采取一些不同的钻进方法。
2.2 工程地质钻探的适用条件
与坑探或者物探相比较起来，钻探具有不受地形或者地质条件限制的独特的有点，并且可以在任何环境下进行。钻探最突出的优势就是钻探的精确度很高，同时能够直接观察到岩心，并且能够采取样本；钻探还不会受到地下水的限制，勘探的深度很深，可以钻进的速度也相对较快。
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三、地质工程中的常用钻探技术及应用
3.1 绳索取芯钻探技术
绳索取芯钻探技术的原理是用特制的绳索将钻杆柱中的取样管取出来，不需要移动钻杆柱。只在需要对钻头进行定期检查的时候，才会提上整个钻杆柱。其能有效提高钻孔效率，节约提升钻杆柱时间，降低人工劳动强度。同时，绳索取芯技术的钻孔深度较低，因此，其能较好地保证获取岩芯的质量。绳索取芯技术在钻孔过程中最为重要的工具是打捞工具和岩芯管，在钻探过程中其钻孔时间短，钻孔方便快捷。此外，由于升降钻杆的次数减少，钻头的摩擦力度也大大降低，有利于延长钻头的使用寿命。目前，绳索取芯钻探技术在我国石油、天然气、地热、冰层钻探等领域的应用十分广泛，经济效益也非常显著。
3.2 反循环钻探技术
反循环钻探技术是针对较深区域水面高且压力大的问题，在绳索取心钻探技术的基础上发展出来的一种新的钻探技术，也是钻探技术取得的又一次重大进步。根据循环介质的不同，反循环钻探技术又被分为空气反循环钻探技术和水力反循环钻探技术。空气反循环钻探技术在钻探过程中以空气作为介质来进行钻探，在钻探过程中通过双臂钻杆外管来实现对于压缩空气的传输，将其输送到孔底，压缩空气在膨胀后产生较大的冲击力，驱动孔底的孔锤对岩石进行冲击，而后钻杆又将空气和岩屑带回地面，实现对岩屑的检测化验，具体原理如图2所示。水力反循环钻探技术是以泥浆或水作为介质进行转孔的，在转孔时将水送至孔底驱动钻头，在钻头的作用下获得岩层，而后在钻杆的作用下转头内的岩芯带回地面，实现样品的钻探采集。同样是由钻杆将其传输至钻孔底部，不过这种循环带回来的样本不是碎岩，而是柱状的岩心。
3.3 液动潜孔锤钻探技术
动潜孔锤钻探技术是在回转钻探基础上开发的，也是目前应用比较广泛的技术之一，主要用于勘探较深、较为坚硬的岩层，在金属矿山、化工、石油、水电建材、地质勘探等行业应用比较多。其基本原理是将液动潜孔锤插在钻杆和钻头之间，钻孔时，在冲洗液的驱动下，液动潜孔锤就会将能量传递给钻头，造成冲击负荷，使钻孔的效率提高。对于抗剪强度低、不耐冲击的坚硬岩石来说，这种技术比较有效。作为回转钻探技术的改进技术，在冲击力及回转力的驱使下，其大大提升了设备的钻进效率，并且最大限度地降低了钻孔成本，孔斜率也大大降低，非常适用于脆性大、岩层坚硬的地区。此外，该技术还能充分利用坚硬岩石抗剪强度低的特点，能有效解决钻孔质量差和复杂地形等钻探问题。但是，这种技术对液动潜孔锤的要求条件也较高，因此，要注意对泥浆的选择，使用含砂量且粘稠度低的高量泥浆，才能保证液动潜孔锤的正常工作。这两种钻探方式各有优点。空气反循环钻探技术在一些较为干旱、缺水的地区应用较为广泛，其在钻探过程中消耗的劳动力较小，钻探成本较低，但其获得的岩屑样本的代表性不强，不能够准确反映地层的实际情况。水力反循环钻探技术能够较好地反映地层的结构情况，但其在钻探过程中存在消耗大量的水资源、钻孔速度较慢、所需时间长的缺点。
3.4 组合钻探技术
组合钻探技术就是综合应用上述三种钻探技术。但钻孔比较浅，就采用空气或液体为循环介质，在钻孔底部驱动液动潜孔锤，然后携带样本回到地面，当钻孔太深，反循环技术无法满足要求时，就可以用专用绳索等打捞工具来提取。这种技术能够极大地提高钻探的效率，节约成本和人力资源，尤其在一些干旱地区具有良好的发展前景。
结语：
近些年来，在地质勘探领域的技术人员通过亲身的工作经验对国内地质勘探进行了总结，并对新技术的发展做出了规划。结合最新科学技术，与勘探工程项目密切联系，加强技术人员的知识储备。不管在工程作业还是在个人素质拓展都要有一定程度的进步，走科学并全面发展道路，跟紧社会步伐。对待任何大小问题，要严谨，坦然面对。努力改善以往工程中的不足，合理规划工程项目，以科学知识为理论指导，高效的进行工程作业。努力发展技术人员，将每一位作用发挥到最大，使之成为出类拔萃的技术人才。
参考文献:
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[2]李立山.工程地质勘探中的钻探技术[J].城市建设理论研究，2013（5）.
[3]李绍昆.钻探技术发展探析[J].现代商贸工业，2011（12）：286.
论文作者:姜军利
论文发表刊物:《防护工程》2017年第28期
论文发表时间:2018/2/2
标签：钻孔论文; 技术论文; 钻杆论文; 地质勘探论文; 岩心论文; 绳索论文; 钻头论文; 《防护工程》2017年第28期论文;