论文部分内容阅读
[摘 要]随着采矿业的发展，易于发掘的浅表矿产已经十分稀少，我国矿资源储量已很难满足国家发展对矿物资源的需求，这就使得地质勘探和深部找矿技术的地位十分凸显。阐述了深部探矿钻探的特点，分析了深部探矿钻探技术，并在此基础上对深部探矿钻探技术的发展趋势进行了展望。
[关键词]矿产资源；地质勘查；深部找矿；钻探技术
中图分类号：P624 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）06-0372-01
一、当前深部地质钻探发展状况
我国土地面积辽阔，国土内部地形地貌种类繁多，地质结构极为复杂，大大增加了我国矿产开采的难度。目前我国所探明的矿产资源分布比较广泛，但是这仅仅占我国矿产总量的三分之一左右，所以，我国矿产资源后备潜力较大。当前受到技术水平的限制，我国所开采的矿产资源一般为露天或者地表资源，在勘察过程中其深度也仅在地表五百米以上的范围，而西方发达国家已经达到一千米。所以，我国应该不断加大勘探深度，及时解决在探测过程中所出现的各种问题。
就目前我国深部地质钻探的实际操作，具体表现在以下几个方面的问题：所使用的钻探设备仍然采用原有的，并沒有针对深度钻探工作增加投入；具有深度钻探技术的人才较为匮乏，实际操作过程中工作人员素质较低，使得新技术不能正常应用；缺乏技术创新机制，所使用的新技术单纯依靠技术引进，不能结合我国实际状况进行技术创新；缺乏完善的管理制度和管理团队，所采取的管理方式过于粗放，工作效率低；现场设备管理不当，尚未建立适当的设备管理体系，使得整个工作过程缺乏系统性和科学性，这就大大增加了项目的成本和时间。
二、深部探矿钻探的特点
深部探矿属于一项比较繁琐的工作，其与露天和浅层探矿有着很大的差别，探矿过程中应用的钻探技术也相对比较复杂，大体上可将深部探矿钻探的特点归纳为以下几个方面：（1）钻孔结构较为复杂多样。深部探矿由于需要深入到地层以下较深的位置处，在这一过程中，会遇到各种各样的地层结构类型，这就需要在钻孔时适当增大上部及开孔直径。随着孔径的增大，可能会引起孔壁坍塌等问题，从而影响钻探工作的顺利开展；（2）影响护臂质量的因素多。通常情况下，绝大多数的深部矿藏都位于断层发育地带，在钻探的过程中常常会遇到破碎地层，若是操作不当便可能引起钻孔坍塌等问题，从而会严重影响护臂工作的有序进行；（3）钻孔倾斜的预防比较困难。由于对深部矿藏进行钻探的过程中，会遇到多种层理和片理较为发育的地质，并且岩石本身具有非常明显的各向异性，这进一步增大了钻孔倾斜的预防难度，从而导致钻探时的孔斜问题屡屡发生；（4）效率不高。因受上述各种因素的影响和制约，加之钻孔过程中需要对岩心进行打捞和提下钻，致使探矿的工作效率不高。
三、当前所使用的钻探技术
（一）金刚石绳索取心技术
在60年前金刚石绳索取心技术就被发明并且得到了广泛应用，现在这一技术也是应用最为广泛且效果最好的。我国是在20世纪70年代开始应用这一技术的。但是在实际应用过程中无论在深度还是广度上都存在一定的局限性。由我国自主生产的绳索取芯钻仍然存在很多缺陷，特别在材料的选用和加工技术上。这样的设备在使用过程中很容易出现脱扣和折断问题，不能满足千米以上的钻探需求。所以，在进行深度钻探过程中这一设备时不能够满足的。
（二）反循环连续取样钻探技术
反循环连续取样钻探技术是以压缩空气为循环载体，借助双臂钻杆的作用用来碰撞全面碎岩以及连续的岩屑，将其作为地质样品用来实施钻探施工。随着钻头的不断深人，岩屑被高速旋转的钻头连续冲击陆续飘回地表，按照落下的顺序收集起来作为实验研究样品。根据国内外大量实验证明，这一取样钻探技术既能够满足开采矿资源的深度、矿源厚度、具体方位，还能高于传统的立轴式取柱状岩心施工速度，在工程造价上大大的节约了施工成本。结合国外成功的反循环连续取样钻探技术案例，我国受其影响开展了该项技术的研讨会，由于这一技术是用地表岩屑取代柱状岩心，又是使用特殊材质的双臂钻杆。因此，在一定程度上，加大了推行应用难度。现阶段，值得重视的是，我国地质行业已经广泛认可了反循环连续取样钻探技术的概念，并在一些区域中进行试用，取得了有目共睹的钻探效果，有效提高了钻探工作效率、节省了经济成本。
（三）高精度受控定向钻探技术及岩心定向技术
高精度受控定向钻探技术是使钻孔的工作轨道按照理想的设计方向行驶。这一特殊的钻探技术不仅能够达到一个主孔内能够钻进多个分孔，这一分孔是羽状钻孔。在地质勘探过程中，针对勘探部位和隧道内以及难度较大的斜坡陡壁时，这些是普通钻孔难以实现的，这时可以用到高精度受控定向钻探技术，这一技术能够精确的钻探出合适的孔位，还能减少钻探工作量、降低施工成本。但是由于地质中的岩心直径不大，在地质钻探取芯中，高精度受控定向钻探技术不被重视。
四、推进深部探矿钻探技术发展的建议
由上文分析可知，现有的深部探矿钻探技术既有优点也有不足，为了进一步推动我国深部探矿工程的发展，有必要加大钻探技术的研究力度，除了要对现有的技术进行不断改进和完善之外，还应研制开发一些新的钻探技术，以此来满足深部探矿工程的需要。
（一）加快新型钻机和钻具的研发速度
为满足深部探矿工程的要求，应当进一步加快新型钻机的研发速度，可将石油钻井界先进成熟的理念和技术引入到钻探技术当中，设计出一种能够适应不同岩心钻探的钻机。同时，可以将液压作为主要的动力源，开发地质岩心顶部驱动钻机。此外，可将新型钻具的研发重点放在高寿命金刚石钻头、高强度钻杆等方面上，以此来确保绳索取芯等钻探技术的安全性和经济性。
（二）提升坑道钻探设备的性能
通过坑道钻探设备对地下数百米深的采区进行岩心钻探，能够揭露深部地层的性质，不仅可以显著降低钻探成本，而且还能提高钻探效率。但从目前国内使用的坑道钻探设备来看，其整体性能比较一般，所以，应当采取相应的技术措施逐步提升设备各方面的性能，进一步完善设备功能，在此基础上形成300m～1000m深度范围内的完整产品体系，以此来满足深部探矿工程的要求。
（三）加大对组合钻探技术的研究力度
为了充分发挥出钻探技术的优点，弥补其技术方面存在的不足，可将钻探技术进行组合使用，如WL与液动锤组合、定向钻探与WL组合等等。通过两种钻探技术的组合使用，可以使两者的优点在钻探过程中得以有效发挥，并且还能使各自的不足之处得到弥补，这样一来，既能够大幅度提高钻探效率，又能延长钻头使用寿命，还能显著节约钻探成本，可谓是一举多得。鉴于此，在未来一段时期，可将钻探技术的组合作为研究的重点内容，通过不同的尝试找出最优的组合方式，以此来推动我国深部探矿工程的发展。
深部探矿是一项较为复杂且系统的工作，由于其中涉及的内容较多，一旦某个环节出现问题，都可能对探矿质量造成影响。大量的工程实践表明，想要有效提高深部探矿质量，就必须采取最为合理、可行的钻探技术，由于我国在深部探矿方面的研究起步较晚，相关的钻探技术尚不完善，所以，应当不断加大对深部探矿钻探技术的研究力度，除了要对现有的技术进行完善之外，还应研发一些新的技术和装备，以此来满足深部探矿工程的需要。
参考文献
[1]梁志英.浅析地质勘查与深部地质钻探找矿技术工作[J].黑龙江科技信息，2014，36
[2]王作华.地质勘查与深部地质钻探找矿技术分析[J].科技与企业，2014，07
[3]张林霞，李艺，周红军.我国地质找矿钻探技术装备现状及发展趋势分析[J].探矿工程（岩土钻掘工程），2012，02
[关键词]矿产资源；地质勘查；深部找矿；钻探技术
中图分类号：P624 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）06-0372-01
一、当前深部地质钻探发展状况
我国土地面积辽阔，国土内部地形地貌种类繁多，地质结构极为复杂，大大增加了我国矿产开采的难度。目前我国所探明的矿产资源分布比较广泛，但是这仅仅占我国矿产总量的三分之一左右，所以，我国矿产资源后备潜力较大。当前受到技术水平的限制，我国所开采的矿产资源一般为露天或者地表资源，在勘察过程中其深度也仅在地表五百米以上的范围，而西方发达国家已经达到一千米。所以，我国应该不断加大勘探深度，及时解决在探测过程中所出现的各种问题。
就目前我国深部地质钻探的实际操作，具体表现在以下几个方面的问题：所使用的钻探设备仍然采用原有的，并沒有针对深度钻探工作增加投入；具有深度钻探技术的人才较为匮乏，实际操作过程中工作人员素质较低，使得新技术不能正常应用；缺乏技术创新机制，所使用的新技术单纯依靠技术引进，不能结合我国实际状况进行技术创新；缺乏完善的管理制度和管理团队，所采取的管理方式过于粗放，工作效率低；现场设备管理不当，尚未建立适当的设备管理体系，使得整个工作过程缺乏系统性和科学性，这就大大增加了项目的成本和时间。
二、深部探矿钻探的特点
深部探矿属于一项比较繁琐的工作，其与露天和浅层探矿有着很大的差别，探矿过程中应用的钻探技术也相对比较复杂，大体上可将深部探矿钻探的特点归纳为以下几个方面：（1）钻孔结构较为复杂多样。深部探矿由于需要深入到地层以下较深的位置处，在这一过程中，会遇到各种各样的地层结构类型，这就需要在钻孔时适当增大上部及开孔直径。随着孔径的增大，可能会引起孔壁坍塌等问题，从而影响钻探工作的顺利开展；（2）影响护臂质量的因素多。通常情况下，绝大多数的深部矿藏都位于断层发育地带，在钻探的过程中常常会遇到破碎地层，若是操作不当便可能引起钻孔坍塌等问题，从而会严重影响护臂工作的有序进行；（3）钻孔倾斜的预防比较困难。由于对深部矿藏进行钻探的过程中，会遇到多种层理和片理较为发育的地质，并且岩石本身具有非常明显的各向异性，这进一步增大了钻孔倾斜的预防难度，从而导致钻探时的孔斜问题屡屡发生；（4）效率不高。因受上述各种因素的影响和制约，加之钻孔过程中需要对岩心进行打捞和提下钻，致使探矿的工作效率不高。
三、当前所使用的钻探技术
（一）金刚石绳索取心技术
在60年前金刚石绳索取心技术就被发明并且得到了广泛应用，现在这一技术也是应用最为广泛且效果最好的。我国是在20世纪70年代开始应用这一技术的。但是在实际应用过程中无论在深度还是广度上都存在一定的局限性。由我国自主生产的绳索取芯钻仍然存在很多缺陷，特别在材料的选用和加工技术上。这样的设备在使用过程中很容易出现脱扣和折断问题，不能满足千米以上的钻探需求。所以，在进行深度钻探过程中这一设备时不能够满足的。
（二）反循环连续取样钻探技术
反循环连续取样钻探技术是以压缩空气为循环载体，借助双臂钻杆的作用用来碰撞全面碎岩以及连续的岩屑，将其作为地质样品用来实施钻探施工。随着钻头的不断深人，岩屑被高速旋转的钻头连续冲击陆续飘回地表，按照落下的顺序收集起来作为实验研究样品。根据国内外大量实验证明，这一取样钻探技术既能够满足开采矿资源的深度、矿源厚度、具体方位，还能高于传统的立轴式取柱状岩心施工速度，在工程造价上大大的节约了施工成本。结合国外成功的反循环连续取样钻探技术案例，我国受其影响开展了该项技术的研讨会，由于这一技术是用地表岩屑取代柱状岩心，又是使用特殊材质的双臂钻杆。因此，在一定程度上，加大了推行应用难度。现阶段，值得重视的是，我国地质行业已经广泛认可了反循环连续取样钻探技术的概念，并在一些区域中进行试用，取得了有目共睹的钻探效果，有效提高了钻探工作效率、节省了经济成本。
（三）高精度受控定向钻探技术及岩心定向技术
高精度受控定向钻探技术是使钻孔的工作轨道按照理想的设计方向行驶。这一特殊的钻探技术不仅能够达到一个主孔内能够钻进多个分孔，这一分孔是羽状钻孔。在地质勘探过程中，针对勘探部位和隧道内以及难度较大的斜坡陡壁时，这些是普通钻孔难以实现的，这时可以用到高精度受控定向钻探技术，这一技术能够精确的钻探出合适的孔位，还能减少钻探工作量、降低施工成本。但是由于地质中的岩心直径不大，在地质钻探取芯中，高精度受控定向钻探技术不被重视。
四、推进深部探矿钻探技术发展的建议
由上文分析可知，现有的深部探矿钻探技术既有优点也有不足，为了进一步推动我国深部探矿工程的发展，有必要加大钻探技术的研究力度，除了要对现有的技术进行不断改进和完善之外，还应研制开发一些新的钻探技术，以此来满足深部探矿工程的需要。
（一）加快新型钻机和钻具的研发速度
为满足深部探矿工程的要求，应当进一步加快新型钻机的研发速度，可将石油钻井界先进成熟的理念和技术引入到钻探技术当中，设计出一种能够适应不同岩心钻探的钻机。同时，可以将液压作为主要的动力源，开发地质岩心顶部驱动钻机。此外，可将新型钻具的研发重点放在高寿命金刚石钻头、高强度钻杆等方面上，以此来确保绳索取芯等钻探技术的安全性和经济性。
（二）提升坑道钻探设备的性能
通过坑道钻探设备对地下数百米深的采区进行岩心钻探，能够揭露深部地层的性质，不仅可以显著降低钻探成本，而且还能提高钻探效率。但从目前国内使用的坑道钻探设备来看，其整体性能比较一般，所以，应当采取相应的技术措施逐步提升设备各方面的性能，进一步完善设备功能，在此基础上形成300m～1000m深度范围内的完整产品体系，以此来满足深部探矿工程的要求。
（三）加大对组合钻探技术的研究力度
为了充分发挥出钻探技术的优点，弥补其技术方面存在的不足，可将钻探技术进行组合使用，如WL与液动锤组合、定向钻探与WL组合等等。通过两种钻探技术的组合使用，可以使两者的优点在钻探过程中得以有效发挥，并且还能使各自的不足之处得到弥补，这样一来，既能够大幅度提高钻探效率，又能延长钻头使用寿命，还能显著节约钻探成本，可谓是一举多得。鉴于此，在未来一段时期，可将钻探技术的组合作为研究的重点内容，通过不同的尝试找出最优的组合方式，以此来推动我国深部探矿工程的发展。
深部探矿是一项较为复杂且系统的工作，由于其中涉及的内容较多，一旦某个环节出现问题，都可能对探矿质量造成影响。大量的工程实践表明，想要有效提高深部探矿质量，就必须采取最为合理、可行的钻探技术，由于我国在深部探矿方面的研究起步较晚，相关的钻探技术尚不完善，所以，应当不断加大对深部探矿钻探技术的研究力度，除了要对现有的技术进行完善之外，还应研发一些新的技术和装备，以此来满足深部探矿工程的需要。
参考文献
[1]梁志英.浅析地质勘查与深部地质钻探找矿技术工作[J].黑龙江科技信息，2014，36
[2]王作华.地质勘查与深部地质钻探找矿技术分析[J].科技与企业，2014，07
[3]张林霞，李艺，周红军.我国地质找矿钻探技术装备现状及发展趋势分析[J].探矿工程（岩土钻掘工程），2012，02