王小梅
辽宁省东煤地质一五五队有限责任公司 辽宁锦州 121000
摘要：地质工程勘察中的钻探技术在我国已经拥有非常长的应用历史，其技术利用钻机从所要勘察地表进行钻探，并让其形成圆柱状钻孔，通过与相关技术的配合，可以对地质构造、地质规律等内容进行确定。在整个地质勘察工作中，钻探技术的应用为采集各种地质勘探资料提供了方便。因此，针对其钻探技术的方法及具体应用进行分析，具有十分重要的社会价值。
关键词：地质工程；勘察技术；钻探方法与应用
1地质工程勘察概述
地质工程勘察主要是通过技术性手段，对相关地质环境进行测绘、勘探与调查。通过其勘察工作，可以有效地收集到当地岩体、水体、土体等方面的力学参数以及相关的地质变化规律等信息。通过相关信息的分析，有利用于后续一系列建设活动的顺利开展，可以为其建设活动提供相应的资料参考以及施工原则。在进行地质工程勘察过程中，钻探技术是一项非常重要且技术含量较高的勘探方法。通过其技术的支持，可以对测试孔中的原位和岩土进行取样，为整个地质工程勘察提供完整且精准的勘察资料。特别在进行复杂性地层勘察过程中，如果没有合理化地选择好钻探技术，对于其地层结构无法进行精准分析，从而阻碍了对其地层力学参数信息的获取。由于其信息获取存在问题，对地质工程勘察工作报告也会形成影响，严重影响到了其后续开展的工程建设的质量，导致其工程存在一系列安全隐患。
2工程地质勘查的概括及相关技术的应用条件
2.1 工程地质勘查工作目的
工程地质勘查主要是为了探查工程建筑物的地质构造、地貌、水文地质条件、土和岩石的物理力学性质等，通过对地质的勘查获得相应的参数，并借此来确定建筑的适宜度、稳定性等。在测试孔内岩土样品时主要是利用地质工程钻探技术，以此来得到准确的勘察资料。如果钻探技术没能达到预期的效果，会造成的后果就是没有准确的探测到地质的构造和精准的物理学参数，并且还有这也是非常大的安全隐患。
2.2 地质钻探技术的应用领域
在当前地质钻探技术应用过程中，其涉及的领域不断增加，从最初的进行地质矿产的勘察工作，到今天已经成为地下水探测工作、岩土工程的地质探查、工程基础施工以及考古钻探等工作必不可少的项目，通过科学计算为各项工程提供精确的参数，帮助其工程合理科学的展开，大大节约了生产建设的成本。
2.3 当前地质钻探技术的应用现状
目前，起步于二十世纪八十年代的各项较为先进的钻进方法已在我国的钻探施工实践中得到了较广泛的应用，如绳索取芯钻进、冲击回转钻进、螺杆钻定向钻进等，但是我们在超深孔钻探，复杂地质条件下钻进还有较大的差距，我国地质勘探技术还有很大的发展空间。
2.4 工程地质勘察中钻探技术的使用技巧以及使用条件
进行勘探工程钻孔时，不能单单的只考虑到自然地质，也要结合工程的特点以及工程的类别，这是因为不同工程类型所采用的布孔方式也是不同的。例如水坝一般是顺着坝的轴线布孔的，但民用建筑是按照建筑的轮廓线进行布孔的。
一般情况下，如果钻孔的深度小于 10 米时（其中不包括大型的水利工程和控测深岩浆工程等大型工程），都是采用轻便钻机或者采用比较简单的钻探方法。
钻孔不单单只是为了得到水文地质条件、地质结构、地质岩性等的资料，还必须要结合观察研究、取样调查、试验评估等；不仅如此，在地质勘察工程中，对于钻探技术的钻孔技巧和钻孔结构的编录、观测都是有一定的要求的。
3 地质工程勘察中钻探技术存在的问题分析
3.1 钻探技术设备自动化程度不高
虽然我国对地质工程勘察工作的开展历史已经非常悠久，但从当前我国钻探设备来进行分析，基本还在沿用老式设备，或者在其原基础上进行改造。在一定程度上呈现出了自动化程度不高的问题。而且老式设备较为笨重，不利于钻探效率的提升。
3.2 钻探设备通用性不高
由于钻探设备较为陈旧，许多钻探设备在进行跨行业运用时，缺少通用性，导致只能针对某一个指定项目开展工作。
3.3 操控体系不够完善
我国当前正在使用的钻机控制体系，由于其钻机本身的自动化程度不高，缺少相应的钻探监测功能。在开展实际工作时，无法对其整体工作进行有效精准的操控。此外，在进行钻探操作时，其操作参数仪表指标不够完善。
4 地质工程勘察中钻探技术的方法及具体应用
4.1 绳索取芯技术
绳索取芯技术的特点主要是在不使用钻杆升降的前提下，可以轻易地将其岩芯取出来。通常情况下，只有在其钻机钻头出现问题时才需要使用钻杆。在进行钻探时，通过岩芯管来对岩矿芯进行填满，无须将钻孔中钻杆提升到地表。利用设备中的专用绳索对其岩芯管进行打捞。采用这种钻探技术，可以获取到非常多的钻进时间，很大程度上地提升了钻探效率。绳索取芯技术是当前较为主流的一种钻探技术，通过其技术可以提升取芯质量，在钻探工作时发生阻塞可以得到及时处理，减小了矿芯和钻杆之间因阻塞造成的磨损[3]。由于其技术特点可以不使用钻杆升降来完成取芯工作，可以增强了其钻头的使用寿命。此外，对于钻探员的工作强度也有很大程度的改善。对于此技术的应用，主要面向坑道、石油天然气、冰层、固体矿产等方面的钻探操作。
4.2 液动潜孔锤技术
我国对于液动潜孔锤钻探技术的研究及应用，在世界上排名非常靠前。该技术的开发，主要是基于回转钻探技术基础，并在其设备中增加了冲洗液，让其对液动潜孔锤进行驱动。在其锤体受到冲击后，会将能量最大化地传递给钻机钻头，实现对岩体的破岩操作。在其设备中的运用到的冲洗液，主要是来源于现场泥浆泵操作中所产生，并会在钻头深入浅出作用下，形成具有节奏性的冲击负荷。该技术通过对回转钻探技术的改良，让回转力形成一股巨大的冲击力，让钻头对一些高硬岩进行破岩，提升了其钻进效率的同时，也降低了钻孔成本。此外，液动潜孔锤钻探技术，可以根据坚硬岩石抗剪度低和脆性大的特征，针对地质情况较为复杂的地形进行钻探。在此需要提的是，在应用液动潜孔锤技术过程中，为了能够应对高频振动，需要对其钻探设计进行紧固。同时，为了减少液动锤的磨损，需要在进行配送冲洗液时，确保其液压泥浆保持较低的粘稠度，严格控制好其冲洗液中的含砂量，让其具有非常强的润滑性能。该技术主要是针对一些小口径岩芯钻探操作，在水下爆破以及锚固施工领域得到了广泛应用。当前，我国针对此技术的研究，主要是从高强度工作环境以及增加潜孔锤性能方面入手。相信在未来其技术的发展，会在矿山地质勘察、石油天燃气勘察等领域大放异彩。
4.3 反循环钻探技术
反循环钻探技术主要是利用循环介质来产生冲击力，并让其对孔底潜孔锤进行作用进行钻进操作。对于其技术而言，可以划分为水力反循环技术(如图1所示)和空气反循环技术。所谓水力反循环技术所指的是，利用泥浆或者水来作为其钻探技术的循环介质。通过钻杆将其介质向着孔底进行传送，可以让其钻头获取到柱状岩芯，并能随着钻头的提升而将其带回到地表。所谓空气反循环技术所指的是，通过对空气进行压缩，并让其压缩后的气体作为循环介质，通过双壁钻杆外管将经过压缩处理后的空气传送到钻孔底，让其在压缩空气的膨胀作用下形成非常大的冲击力并对孔底潜孔锤进行驱动进行钻进。空气反循环技术可以在完成空气作用后，将岩石碎块通过钻杆中心通道带回地表，方便对其岩体进行取样分析。在选择以何种介质来作为循环介绍时，主要是根据钻探需求以及当地工作环境来决定。水力反循环技术可以通过钻探来获取到较为完整的岩块，提升了取芯
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质量的同时也降低了劳动强度,可以通过完整的岩块来进行精准的地质分析。而空气反循环技术的钻进效率并不高，而且所消耗的能耗也相对较大。通过反循环技术可以应用于地质勘察取样工程中。比较适用于水文水井以及一些较为松软塌陷地层勘察工作中。此外，还可以将其技术应用到较为复杂地层的锚固施工以及注浆施工中。空气反循环钻探技术，在缺水干旱地区非常适用，而且可以降低钻探成本。但其岩样获取方面存在一些问题，无法通过其岩样来对所勘察地层结构进行如实反映（图1）。
结束语
综上所述，地质工程勘察中的钻探技术是一项较为复杂且具有较高技术性的工艺。在开展实际钻探操作时，需要结合不同地质勘察工程需求来进行合理的技术选择，不仅可以提高取芯质量，还能够降低钻探工作量以及成本。希望相关工作人员在工作中不断总结经验以及探索钻探技术知识，为我国钻探技术的发展做出应有的贡献。
参考文献
[1]洪成雨.浅谈工程地质钻探中的钻孔技术[J].黑龙江科技信息,2013(4):288.
[2]孙世灿,孙飞.研究工程地质钻探中的钻孔技术[J].科技与企业,2013(12):202.
论文作者:王小梅
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/14
标签：技术论文; 地质论文; 钻孔论文; 工程论文; 钻杆论文; 工作论文; 工程勘察论文; 《建筑学研究前沿》2018年第23期论文;