试论新形势下探矿工程的钻探技术应用论文_王晓娟

试论新形势下探矿工程的钻探技术应用论文_王晓娟

河北省地矿局探矿技术研究院 河北省 065201

摘要:自改革开放以来,我国经济发展迅速,很多大规模的地质勘探工作的开展,对推动我国经济的发展贡献出了巨大的力量。毋庸置疑,现阶段的经济发展离不开矿产资源的支持,然而随着采矿工作的不断发展,一些“浅表”的、简单的、容易开采的矿产资源早已经被开采,存留较多的矿产多为复杂的、开采难度较大的矿产,因此,深入的研究地质钻探技术具备极强的现实意义。

关键词:地质;钻探技术;应用研究

引言

人们在日常生产生活过程中对于矿产资源的需求量在不断增多,这使得其开采的自然资源总量也在随之逐渐增加,这一趋势的出现,使得人们对于探矿工程施工技术的要求也在随之提升。而在低碳经济不断发展的今天,在矿产资源探测和开发的过程中全面的贯彻和落实低碳理念,以该理念为指导,转变探矿工程施工过程中的操作行为和技术,对于提高探矿工程的施工质量和水平,保证该项工程施工过程中周边环境的质量等都具有重要作用。

1、新形势下地质钻探技术概述

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。这种方法主要存在四个比较特殊的特点,第一个就是在进行勘查工作之前,要充分考虑到该地区的地质地貌特点,同时结合具体实施工程的特点才能确定好钻孔的具体分布。比如说,准备施工的是民用建筑,那就得根据民用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;第二点就是根据钻孔自身的特点,在进行一般的的勘查工作时,由于钻孔深度较浅,如果没有特殊的要求,只需要使用简单的钻探方法就行,操作起来也比较简单易行。如果是进行比较复杂的勘查工作,就得注意需要使用深度较大的钻孔;第三点就是由于钻孔本身承载着诸多的勘测任务,例如查明底层岩性、地质结构以及水文地质条件等综合目的,因此,在具体的工作时,钻进的进度会比较慢一些;最后一点就是在地质勘探工作中,对于钻探有着较为特殊的要求。而且在具体工作中,钻探不会受到区域地质条件的影响,适应性比较广泛。钻探采样观察岩心的能力比较好,精度高。在进行水文地质勘查时,还不会受到地下水的限制,工作效率也高。

2、新形势下探矿工程的钻探技术应用

在我国经济社会发展步入“新常态”和世界经济“再平衡”的过程中,全球矿业首先进入深度调整。受此影响,中国地质勘查投入出现明显回落,近3年年均降幅都在10%左右,呈现出投入结构优化调整、投资热点矿种分化、西部地区占比持续上升、钻探工作量逐步下降等特点。应当看到,地质找矿依然是地质工作的主要任务,社会对非常规能源和新型材料矿产的需求保持增长态势,农业、城市、旅游、环境等方面对地质服务的需求也将明显上升。在钻探技术方面,我国还没有形成较先进的工艺。下面对地质钻探中比较常用的几种技术进行分析。

2.1反循环式钻探技术

反循环式钻探技术可以被认为是地质钻探领域的一次伟大的革命。反循环式钻探技术包括两种:空气反循环和水利反循环。反循环式钻探技术的优势在于可以在同一个钻孔中使用两种方法进行钻进转换。空气反循环成本低、效率高,在干旱地区应用具备极强的现实意义;水利反循环能够获得优质的取心,判层及时,应用效率高。因此,在进行地质钻探的时候,可以将反循环式钻探技术的两种模式搭配起来使用,也可以分离开来使用。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆反循环式钻探技术应用成本低,工作效率高,在国土资源调查过程中占据着举足轻重的地位,然而现阶段还未获得地质工作者的普遍认可,也因此,现阶段我国使用的很多技术还是传统的上个实际80年代左右留存下来的技术。受技术条件的制约,地质钻探工作的质量、效率普遍不高,而成本却往往较大,严重的制约了钻探技术在地质工作中的发展以及应用。

2.2回转式钻探

该钻探技术是通过应用钻具的回转式运动来对岩石进行破碎从而形成钻孔的方法,也是现阶段最普通的一种钻探技术。它根据实际情况的不同结构也有所变化,最简单的回转钻机只有钻进装置,而比较复杂的回转钻机还有循环洗井装置。回转钻机中的另一种转盘式水井钻机的钻具包括钻杆和钻头。回转速度视钻机而异,如石油钻机在一般情况下最高为160r/min,金刚石钻机最高可达到2400r/min。常用的钻杆的名义直径有60、73、89和114mm等4种,钻头分全面钻进用钻头和环状钻进用钻头2大类。大、小锅锥利用其锅锥形钻具旋转切削土层,两者都可由人力或动力驱动。旋转过程中切下的土屑或岩屑掉落到锅内,随后提升到地面倒出。其结构简单工效低,只能用于一般的土层或软质岩层地层条件。正、反循环泥浆洗井转盘式钻机由塔架、卷扬机、转盘、钻具、泥浆泵、水龙头和电动机等组成。在进行钻探工作时,动力机提供的扭矩通过传动装置驱动转盘,由主动钻杆带动钻头旋转破碎岩层。再由泥浆泵把泥浆灌注钻杆和孔壁之间的唤醒区域从而起到润滑的作用。

2.3液动潜孔锤钻探技术

液动潜孔锤钻探技术具有坚硬、致密等特点,常用于脆性地层钻进中,极大地提升了钻进效率。因为此种技术是在回转钻进基础上通过增加液动锤而实现的,在进行钻进时,必须对设备的紧固件松紧情况进行检查。当液动潜孔锤钻探技术应用于大直径、潜孔等施工环境时,可以同时联合减震稳流平压的空气室操作,这种方式对液动潜锤性能的稳定具有很大作用,同时还可以保护泥浆泵和地面设备。液动锤可以在含量较多的固相和微粒泥浆环境下进行反复转动,所以必须使用质量较好的高质量泥浆。如果泥浆质量达不到标准,不仅造成了液动潜孔锤的内部零件损坏,还会阻碍液动锤的正常作业。进行操作的时候,泥浆必须保证含沙量低、粘度密度低、润滑性能好。泥浆材料必须具有低粘、低密度、低失水、高润华性。进行直径液动锤钻进的时候,还应该及时观察泥浆的净化工作,可以使用净化设备或者沉淀的方法进行操作,除此之外,还要在泥浆泵的莲蓬头位置设置过滤装置。

2.4绳索取心钻探技术

与其他地质钻探技术相比,绳索取心钻探技术最大的优势在于不必提钻取心,其工作原理是在岩矿心里装满岩心管或岩矿心堵塞的时候,利用专用的绳索与打捞工具将岩矿心从钻杆柱中吸纳出来,孔内的钻杆柱不必被上提出地面,只有更换钻头或是检查钻头磨损情况的时候才需要将钻杆柱提出地表。毋庸置疑,绳索取心钻探技术有效的减少了升降钻具的辅助时间,钻进的效率得以提升。金刚石绳索取心钻进方法目前已经得到了较多的使用,但是市场面还没有正式进行推广应用。虽然金刚石绳索取心钻进方法得到了很多人员的认可,但是在恶劣环境下进行工作的时候,对钻具寿命依然有很大影响,直接影响了了钻探施工管理水平。

结束语

总而言之,就当前我国社会经济发展情况来看,一些新型的探矿技术在应该过程中还存在着一定的问题,对于部分探矿工程的施工要求还无法得到充分的满足。并且,随着低碳经济理念的施行和发展,使得经济发展对探矿工程的施工要求也在逐渐提升。因此,对低碳经济发展特点、其对于探矿工程施工技术的影响等问题进行研究,结合我国社会和经济发展特点,以及探矿工程发展建设的需要,就如何在探矿技术发展过程中有效的贯彻低碳经济理念是十分必要的。

参考文献

[1]徐国忠.我国深部找矿钻探技术探讨[J].西部探矿工程,2012,10:149-151.

[2]王旭.辽宁兴城深部探测实验基地科学钻探技术研究[D].吉林大学,2014.

论文作者:王晓娟

论文发表刊物:《基层建设》2016年17期

论文发表时间:2016/11/30

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