勘探鉆頭鉆孔技術設計

　地質勘探工程是根據一定的地質資料,通過一些具體的方法和步驟,將各個勘探工程布置到實地位置,并提出勘探工程的施工目的,任務和質量要求等,為施工技術設計提供地質資料。因此,在對一個礦床進行勘探時,當勘探工程的種類、總體布置形式和間距確定之后,還要分別對每一個勘探工程進行設計,才能進行施工。在對單個勘探工程進行設計時,應從勘探總體方案的全局出發,以達到預期地質目的為前提,同時也要考慮每個勘探工程的實際施工條件,特別是勘探坑道應盡量照顧到能為以后礦山開采所利用。
　　
　　操作規范

　　工程地質鉆孔是獲取勘探成果資料的主要途徑,它直接關系到地質資料的準確性、可靠性,影響到工程建設的質量和造價。工程地質鉆孔技術要求按下列規定操作:
　　1.鉆進深度、巖土分層深度的量測誤差范圍在0.05m以內。
　　2.非連續取芯鉆進的回次進尺,對螺旋鉆在1.0m以內,對巖心鉆探應在2.0m以內,取芯鉆進時軟土層每回次進尺不宜大于2.0m,粉土每回次進尺不大于1.5m。每一個回次完成后,根據所采取巖芯的性狀,確定是否進行標準貫人試驗和采取原狀試樣。一般是一個回次完成后進行一次標準貫入試驗和取一個原狀土樣。當土層中夾有大量粉質土或砂土時,應用標貫器采取土樣,用于土層鑒別。
　　3.對鑒別地層天然濕度的鉆孔,在地下水位以上應進行于鉆。
　　4.巖芯鉆探的巖芯采取率,對于一般巖石、軟土應不低于80%,對于軟質、破碎巖石應不低于65%。
　　施工過程中巖芯應按次序排放,每一回次應插放巖芯牌,注明起止深度,取樣或標貫位置、編號、擊數等,根據需要決定是否應裝箱保存。鉆孔主要記錄包括鉆探班報表、地質編錄、整體或代表性部位巖性彩照。地質編錄應由專業技術人員承擔,記錄應真實及時,按鉆進回次逐段
　　
　　勘探鉆孔設計
　　
　　在進行勘探鉆孔設計之前,要根據礦區地形地質固、物化探成果及已施工的勘探工程等資料,結合成礦控制條件和礦體賦存規律,編制礦體理想剖面圖。然后按下述方法和步驟對勘探鉆孔進行設計:
　　(1)確定鉆孔截穿礦體的位置
　　在礦體理想剖面團上,根據勘探對礦體追索和圈定的要求,以地表礦體出露位置或已施工的勘探工程截穿礦體的地置為起點,沿礦體傾斜方向布置,若礦體厚時沿礦體中心線;若礦體薄時,沿著礦體底板邊界線;若礦體呈小透鏡體成群分布在合礦帶內,則沿著含礦帶的下盤邊界線;若有數個彼此平行,大小不等的礦體時,則以其中主要礦體為準;若有數個大小相近,彼此平行的礦體時,應以最下面一個礦體為堆,按所確定的勘探工程間距,自上而下的標定預定截穿的礦體的位置如圖1、圖2所示:
　　(2)鉆孔類型的確定
　　對截穿礦體的鉆孔要求是,盡可能使鉆孔沿著礦體真厚度方向穿過。但由于各種原因很難做到這一點。一般最低要求是,鉆孔在截穿礦體時,鉆孔與礦體表面的夾角不得小于25°～30°,以防止鉆孔沿礦體表面沿過。
　　勘探鉆孔按鉆進方向的不同,分為下述兩種類型:
　　1.直孔:是沿著鉛直方向鉆進的鉆孔。在勘探產狀平緩的曠體時選用,礦體的傾角應小于30°～45°。
　　2.斜孔:是沿著與鉛直方向呈一定角度鉆進的鉆孔。主要是在勘探傾角45°～60°的產狀較陡的礦體時選用。在選用斜孔時,應注意的是開孔時鉆孔傾角不能小于65°～90°,以免給施工造成困難,如圖3所示:
　　在確定鉆孔類型時,要根據鉆孔截穿礦體位置的具體地質情況,充分考慮上述要求和施工條件,選出合理的鉆孔類型。
　　(3)終孔深度(設計孔深)的確定
　　確定鉆孔深度就是選擇適當的鉆孔位置,主要是根據地質要求來確定。在經過對礦體地質研究之后,有充分依據說明除截穿的礦體,不再有與其平行的盲礦體存在時,再繼續鉆進1～2米(一般不超過5～10米)便停止鉆進(終孔)。如果不能肯定下部有無盲礦體,或對礦體與圍巖無明顯界線的細脈浸染狀礦體,應根據具體情況繼續向下鉆進到適當的深度,以相鄰勘探工程的資料或開采所能達到的深度來確定終孔位置。
　　(4)鉆孔地表位置的確定
　　要確定鉆孔地表位置,首先是將設計的鉆孔標定在礦區地形地質圖上,再由測量人員實測到與圖上標定的位置相應的實際地點。具體作法如下:
　　1.在礦體理想剖面團上,根據選定的鉆孔類型,確定在剖面圖上的地表位置。如設計的是直孔,則由預定截穿礦體的位置,向上引鉛直線,與剖面圖上地形線的交點就是鉆孔在剖面圖上酌地表位置。如設計的是斜孔,則要考慮如何才能既滿足鉆孔截穿礦體時鉆孔與礦體表面夾角的要求,又要滿足開孔時鉆孔傾角的要求。這是因為斜孔在鉆進過程中隨著鉆進深度的增加,鉆孔的傾角亦隨之發生變化。影響發生孔斜的因素主要是地質特征和施工條件等。因此,不同礦區各有不同的變化規律。一般說來,斜孔每鉆進100米,傾角變化2°～3°。在實際工作時就要求根據具體情況和實際鉆進經驗找出孔斜變化規律。再根據孔斜變化規律以預定截穿礦體的位置。開始遠段向上反推投繪到地表,確定出鉆孔在剖面圖上的地表位置,開孔的方位角(一般情況下都與礦體傾向相反,或與剖面方位一致)和傾角。
　　2.將在剖面圖上確定的鉆孔地表位置,按其座標轉繪到礦區地形地質圖上。
　　3.測量人員根據礦區地形地質圖上標定的鉆孔位置,用測量儀器實測到相應的實際地點。之后,地質人員要會同鉆探,安裝人員等一起到現場調查,如果因地形地物障礙或因施工條件限制不能在原設計位置施工,可適當移位。移動的范圍是根據礦床的復雜程度、儲量級別的要求和編圖比例尺來確定的,一般沿剖面線兩邊移動,但距離不能太大。
　　此外,還要根據推斷深部地質情況,提出鉆孔的技術要求。主要是編制鉆孔理想往狀圖,鉆孔理想柱狀團上應反映鉆孔鉆進過程中截穿的巖、礦層的巖石、礦石的硬度等級,裂隙發育情況,見礦深度,浮土厚度及水文地質情況等。同時還要提出征鉆進過程中的一些技術要求,如開孔方位角及傾角,開孔及終孔的直徑,巖礦心采取率,鉆孔彎曲度及方位角的允許范圍、測量深度,孔深誤差校正,筒易水文地質觀測以及封孔等項要求。以提供占探技術人員編制施工設計中的技術措施和設備,并作為占孔完工后質量檢查驗收的依據。
　　各個勘探鉆孔的設計并不是一次完成的,而是根據施工的順序分期分批進行設計的。設計時應充分利用已完工的鉆孔所提供的地質資料和物化探成果。盡量做到設計指示書的準確性。

　　技術遠景
　　
　　鉆探工程隨著科學技術與國民經濟的發展,在探查、開采、施工三方面的應用領域日益擴大,并與許多尖端科學密切聯系,如深海洋地底鉆探、南極極地鉆探、地殼科學深鉆、月球表層鉆探等,將鉆探工程學科推向一個新高峰,將有可能對整個地學基礎理論提出挑戰性的認識,從而促使礦產、新能源、新材料以及地震、地質災害防治等領域有重大突破。