地質鉆探工藝技術研究

     鉆探是一種極具挑戰的勘探技術。經過幾十年的探索發展，我國在鉆探技術方法、鉆探設備的生產制造、和專業人才的培養等方面都取得了巨大的成就。下面，我們就鉆探的類型以及其主要設備、工藝技術、發展前景、專業人才培養等方面來詳細討論。
　　一、鉆探類型概述
　　鉆探是利用鉆機設備從地表向地下鉆孔，滿足所要的工程施工要求。從鉆探的目的可分為:地質鉆探、地熱鉆探、工程勘察鉆探、水文水井鉆探、石油鉆探、文物勘察鉆探等等。拿地質鉆探來說，它從不同深度的鉆孔中取得巖心或者礦樣進行研究分析，判定地層地質的作業情況。
　　二、鉆探設備研究
　　我國的鉆探設備經過了幾十年的探索更新，已經由笨重型、手把式操作，發展到輕巧、拆裝方便、液壓操作；由單一品種的鉆機，發展到多品種多用途的鉆機。雖然鉆機的品種繁多，但總的來說鉆機可分為三類：立軸式鉆機、轉盤式鉆機和動力頭（頂驅）式鉆機。
　　1.立軸式鉆機
　　立軸式鉆機是用立軸來驅動鉆桿的回轉，并且輔以機械或液壓來給進。立軸式鉆機具有運行可靠高、功能齊全、解體性好、結構簡單、運行維修方便等特點。
　　2.轉盤鉆機
　　這種鉆機的特點是有轉盤，通常利用自身重量來加壓并且輔以液壓給進。這種鉆機的口徑比較大、轉速比較低、轉矩比較大，常用于大口徑硬合金巖心鉆探、水文水井鉆探中。
　　3.動力頭鉆機
　　這種鉆機主要是全液壓動力頭，以液壓馬達來驅動轉軸回轉，液壓油缸或油缸與鏈條倍速機構聯合給進。它具有轉速高、運轉平穩、無級調速調壓、給進行程長、機械化、自動化程度高、過載保護好等優點。
　　總之，就目前我國的國情，三類鉆機各有優勢，油壓式立軸鉆機在地質鉆探、工程勘察領域是主力設備，但功能還需進一步改進，努力方向有兩點，其一:增加功率，向強力鉆進發展，以提高效率、降低成本;其二:增加功能，如增加雙卡盤不停鉆倒桿機構，實現長行連續給進。轉盤式鉆機在巖土鉆樁，巖土施工方向占有統治地位;全液壓頂驅式鉆機是鉆機的發展方向，隨著改革開放和引進技術的深入，隨著國內技術水平的提高，液壓元件的質量和品種會有長足的進步，這無疑將促進全液壓頂驅式鉆機的發展，加上研制單位設計制造水平的提高，全液壓頂驅式未來必將成為我國主要的鉆探設備。
　　三、鉆探工藝技術
　　鉆探工藝和鉆進方法有很多種，在我國主要有以下幾種比較成熟的工藝：
　　1.金剛石鉆進
　　金剛石是世界上最硬的物資，用它作為切削工具或磨料來進行鉆進，具有裝備輕、鉆孔質量好、勞動強度低、鉆進效率高、孔內事故少、成本低和應用范圍廣等優點。目前鉆頭種類有天然金剛石表鑲鉆頭、人造金剛石孕鑲鉆頭、聚晶（PCD）鉆頭和復合片（DDC）鉆頭等。我國應用的較多的主要是人造金剛石孕鑲鉆頭。鉆頭制造工藝有熱壓法、低溫電鍍法、無壓真空燒結法、冷壓浸漬法。
　　2.繩索取心鉆進
　　繩索取心鉆進是一種最新開發取心方法，是在回次終了，巖心裝滿巖心管時，不像往常一樣把全套鉆桿都提升起來，而是采用帶繩索的打撈器把取心管從鉆桿中提出來，等巖心取出來后，再把它從鉆桿中放到孔底。如今，繩索取芯鉆探技術是最好鉆探技術方法，它綜合了各種地質的效果。我國目前還只是部分采用繩索取芯鉆探技術，在很多地方還沒有推廣應用。繩索取芯的缺點是鉆桿的可靠性低以及其使用壽命短。目前可通過提高材質質量及性能和改變鉆桿接頭的結構參數來解決繩索取芯鉆桿壽命及可靠性的問題。
　　3.沖擊回轉鉆進
　　沖擊回轉鉆進指的是在回轉鉆進的條件下加入一個沖擊器（也稱潛孔錘），用來提高鉆進效率，它可分為氣動沖擊鉆進和液動沖擊鉆進兩種。沖擊回轉鉆進有很多優點，如它可防止巖心堵塞、減少鉆孔彎曲、提高鉆進效率（特別硬巖中效果更明顯）、減少原材料消耗、提高鉆探質量、降低鉆探成本等。
　　4.定向鉆進
　　定向鉆進指的是在一定的地質與技術條件下，利用鉆孔自然彎曲的規律或者采用人工制造斜度，使鉆孔向事先設計的方向和傾角彎曲。定向鉆探技術具有加快鉆進速度、提高鉆探質量、節約鉆探成本、減少鉆探工程量等優點。定向鉆主要用于深部隱狀礦床和陡斜礦體的勘察；地形限制的特種孔的施工和工程施工；強造斜鉆孔超斜的糾正中。
　　5.多工藝空氣鉆進
　　空氣鉆進原來是指用空氣替代水作為沖洗介質來沖洗的一種鉆進方法。后來又增加了泥漿、泡沫等作為介質。廣義上的多工藝空氣鉆進可以用于干旱缺水地區，它可以用空氣或者泥漿代替水作為介質鉆進，空氣潛孔錘鉆進，氣舉反循環鉆進，充氣或泡沫泥漿鉆進，雙壁鉆桿反循環中心取樣（心）鉆進，含常規潛孔錘、貫通式反循環潛孔錘、取心鉆進潛孔錘、潛孔錘跟管鉆進等方法。
　　四、地質鉆探技術的發展趨勢
　　鉆探技術是融合了多門科學的一種技術，現代信息技術尤其是三維信息技術在鉆探領域中的廣泛有效的應用，快速有效的對物、地、遙、化等海量的數據信息進行集成處理，并不斷的提高數據處理的準確度和精確度，從而使地質鉆探、靶區圈定、找礦預測等更加準確。應用先進的數據分析、管理和建模系統對勘查所獲得的大量不同數據信息進行整理分析，并且形象的表現在圖表上。以后鉆探專業的發展將主要要依賴電子計算機信息技術。
　　五、結束語
　　鉆探技術包含地質學、地球物理學、地球化學、勘探工程學等，其中各個學科需要彼此互相幫助、互相依靠。面對當前礦產勘查的大好發展趨勢，最缺乏、最關鍵的是專業技術人才。在今后一段很長時期內，對專業技術人才的迫切需求將是全球礦產勘查市場的一個重要特征。因此，地質專業人才的培養應成為我國高等教育的一個重要發展方向和戰略，從而為我國礦產勘查事業的大發展提供可靠的人才保證。