工程地质钻探常用技术分析

周杨

重庆莫特麦克唐纳工程技术咨询有限公司 重庆市 401120

摘要：随着新时代的不断发展，我国地质钻探技术和设备维护方面有了明显改善，同时，针对某些工作类型而言，钻探设备质量的好坏和工作效率有直接关系。目前，国内外针对工程地质钻探常用的技术包括人力冲击、回转钻探技术、机械振动钻探技术等。技术的综合成熟度较高。但将切斜技术应用于水文地质、工程地质第四纪地质全要素钻探工程的文献较少。

关键词：工程地质；钻探常用技术；分析

引言

钻探是地质工程中的一个重要作业环节，是指使用特定的钻探机械设备以及配套工艺，沿着地表向下，对岩矿芯进行钻进，通过对钻进过程获得数据、地下土层、矿石成分组成等进行分析，对钻进区域及周边一定范围内的地质情况进行可靠评价。

一 矿山地质勘探的内容及特点

1.（1）矿山地质勘探内容

地质勘探工作是矿山地质勘查中重要的组成部分，勘探内容较多，需细致的做好地质勘探准备工作，在勘探过程中，相关人员需全面了解各类矿产资源的分布区域。在实际情况中，地质勘探的主要内容是对矿产资源储量分布和对矿山基本地质地形条件进行勘探，另外，对于地质勘探，可分为四个阶段，包括：普查、详查、勘探以及预查。①预查阶段。对勘探地区的地质状况进行判断，进而全面掌握此地区矿产资源的分布情况。②普查阶段。基于预查阶段获取的相关资料，通过开展普查工作，调查出此区域是否分布着经济价值比较高的矿产资源，并了解此矿产资源是否具备开采条件。③详查阶段。需对各类信息进行详细分析，并对矿产资源进行全面细致的勘探，全面掌握矿产资源的相关信息和数据。④勘探阶段。基于前期相关的调查资料，科学合理的选用相关勘探技术，确保能够获取完善的勘探信息和数据。

1.（2）矿山地质勘探特点

在矿山地质工程实施中，地质勘探工作较为复杂，需充分做好前期准备工作，获取全面的勘查资料，可为后续矿产资源的开发提供保障，在制定矿山地质工程施工方案时，需基于在地质勘探中获得的信息，对海量信息进行全面细致的分析，据此选择适宜的施工方式。在进行地质勘探时，可获取到与岩层结构情况、矿层分布情况等相关的信息数据，进而全面掌握后续矿层、岩层分布情况。另外，地质勘探具有一定的局部性和针对性特征，随着我国地质勘探技术的持续发展，勘探技术类型显著增多，并相继被应用于地质勘探中，在进行矿山地质工程勘探时，通过选用适宜的勘探技术，可确定勘探区域地质条件，保证划分方案的可行性，进而获取更加详细的勘探信息。

二 工程地质钻探作业常用技术

2.（1）金刚石绳索取芯钻进技术

随着我国矿山行业的迅速发展，推动了钻探技术的创新与应用，为钻探技术和工艺全面发展提供了保障，各类钻探技术所应用的设备和工具类型差异较大。因此，在矿山地质工程中应用钻探技术时，需选用适宜的设备和工具，需保持设备、钻探技术、工具的一致性，进而保证所获取的钻探信息具有一定的应用价值。目前我国钻探技术发展过程中，钻探设备依然存在较多的问题，在许多钻探工程开展中，应用的钻探设备较为落后，对钻探成果准确性造成不良影响。近些年，随着我国对钻探技术的重视程度的提升以及资金的大量投入，钻探技术不断创新，钻探技术类型显著增加。

2.（2）液动潜孔锤钻进技术

在矿山地质工程中，液动潜孔锤钻进技术的应用范围十分广泛，此技术具有一定的特殊性，可实现冲击式钻进和现转式钻进的效果，这两种钻进技术可联合应用，可破碎处理地层岩石，相比与的传统钻进技术，此技术具备多种应用优势。在进行钻进工程时，利用泥浆泵，对钻具中液动潜孔锤的冲锤进行驱动，在驱动的过程中，冲锤持续开展往返运动，在此过程中，钻头的冲击荷载持续增加，在双重回转剪切的影响下，可提升岩石破碎的速度。

2.（3）人力冲击钻探技术

工程地质钻探作业中，最常见、最原始的技术便是人力冲击法。这种方法是指技术人员使用洛阳铲、弧形铲、圆形铲、掌形铲、软湿黏土铲、稀泥铲、风化岩水铲等基础工具，通过人工，首先完成对钻进区域的初步挖掘。之后使用钢丝绳、钻杆等设备，将“一字型”或“十字形”的钻头吊起至一定的高度，适当松开钢丝绳，在自由落体运动的作用下，使钻头对地下岩体进行自上而下的冲击。当岩体开裂之后，通过人力或操作挖掘机等方式，将钻坑内的岩屑、岩石粉末、其他杂物等捞出，重复上述流程。这种方式在我国最早用于钻井，目的是获取地下水。时至今日，除了在极少数地区依然使用此种方式（同样多用于钻井），由于钻探作业效率过低，已经不适用于地质勘查钻探作业。

2.（4）多工艺空气反循环钻进技术

空气连续反循环钻进技术在与传统取芯钻进技术对比中，体现出明显的优势，在应用此技术时，可提升钻进效率，降低施工成本，钻孔质量较为理想，在矿山地质勘查中，如果部分区域的地层条件复杂程度比较高，则通过空气反循环钻进技术，可高效完成钻探施工，为地质勘探提供了相应的保障。在获取岩样方面，应用多工艺空气反循环钻进技术，往往无法满足柱状岩心获得的相关标准，由于此原因，导致该技术无法较大范围的推广与应用。在压缩空气时，提供潜孔锤钻充足的动力，可保证钻进作业的有效实施，潜孔锤带动钻头，进行持续的往返运动，提升了破碎岩石的效率，在潜孔锤作业过程中，形成大量废气，可将岩屑带出到地表。即使多工艺空气反循环钻进技术具有较多优点，但也存在一些技术短板。

2.（5）机械振动钻探技术

机械振动钻探技术的作用原理。使用的核心设备为双轴双轮振动器。此种设备中自带的两个偏心轮无论是形状、尺寸，还是重量、偏心距，均完全相同。在选定钻孔位置之后，需要将双轴双轮振动器两个偏心轮的轴沿着水平方向进行平行布置。由于两个偏心轮紧密相连，左侧的偏心轮会在右侧偏心轮转动的同时，呈现出顺时针转动的态势。因此，两个偏心轮的转动方向恰好相反，但转动的角速度相同，相位角处于对称的状态。无论两个偏心轮在转动的过程中发生和中移动，如图中所示的离心力Q1和Q2均可以基于正交分解法分成两个方向的分力。其中，水平方向的分力S1和S2的大小完全相同，方向呈180°对立；垂直方向的分力P1和P2大小、方向完全相同。如果当偏心轮的中心整体位于水平轴线以上，合力的方向也会向上。在此种情况下，两个偏心轮运转过程中产生的合力会带动钻具，在垂直方向上产生振动，凭借振动作用力，实现钻探。

2.（6）水平行对接井钻进技术

水平行对接井钻进技术属于一种新型的钻探技术，在矿山地质工程应用此技术可以提升钻探勘探的效率，使得钻探技术下的土地占地面积得到有效控制。但是在水平行对接井钻探技术实际应用的时候需要确保盐岩层的钻进准确程度，达到相互平衡的目标，实现在几百米的距离当中进行穿行，在实际操作当中具有相对较大的施工难度。

结语

现代工程地质钻探工作已经发展为通过多种技术，从地表开始向下钻进，逐渐形成具有一定深度的钻孔。钻孔的边缘实际上可视为地下土层、岩层的截面，通过对岩石、土层的成分进行分析，可以对地表下方的成分构成情况进行较为精确的总结。此种方式相比常规的挖掘工作，不仅省时省力，而且破坏性较小，能在短时间内了解较大面积的地下情况。相关数据如果应用于建筑工程勘探作业，还能使方案设计的完善性达到更高的水平。

参考文献

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