钻探技术在矿山地质勘查工程中的运用思考
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钻探技术在矿山地质勘查工程中的运用思考
【摘要】钻探技术是一种应用范围广泛的找矿技术，对提高我国地质矿产勘查效率具有重要意义。基于此，本文探讨了钻探技术的应用价值和应用原则，并具体分析了反循环钻探技术、金刚绳索取芯技术、定向钻探技术和液动潜孔锤技术的具体应用场景及其优缺点，以期提升行业对钻探技术的认识，提高地质工程勘查的有效性。
【关键词】矿山地质；钻探技术；勘查工程
随着国家工业的快速发展，社会对各类矿产资源需求日益增加，我国现有的矿产资源已难以满足市场的需求。当下，我国大型的浅部矿产基本勘查完毕，想要获得更多的矿产资源，只能将目光放到中部及深部矿产中。在此背景下，矿产开采行业必须重视钻探技术在中、深部找矿工程中的作用，深化对各类钻探技术的认识，以提高自身的勘查效率和准确性，为国家矿产开采工作的开展奠定坚实基础。
1.钻探技术在地质勘查工程中的应用价值
运用钻探技术对矿山地质进行勘查，最主要目的是寻找新的矿产资源。由于我国各类矿产，尤其是金属矿产的分布较为分散，随着各地矿区的开发，位于浅部的矿产已大致被勘查完毕，因此只有通过钻探技术对矿区进行地质勘查，才能更好地了解中部和深部的矿产种类、分布情况及其储量，以便勘查单位对矿区的开采价值和开采难度进行综合判断，提高我国矿产开采效率。此外，通过钻探技术还能有效判断矿区伴生矿和尾矿的分布，有助于勘查单位制定科学合理的开采计划，提高区域矿产的开采效率和经济效益。
2.钻探技术在地质勘查工程中的应用原则 在开展矿山地质勘查工程过程中，为提高勘查效率，确保勘查工作的安全性，地质勘查单位必须按照一定的原则进行勘查作业。（1）统筹兼顾原则。在勘查工程开展前，勘查单位应做好人员、资金、勘查机械的统筹工作，提前制定好勘查计划，并做好各项应急预案，以应对在勘查工程中可能出现的气候变化、地质灾害及安全事故，尽全力保障勘查人员的生命安全。（2）因地制宜原则。不同矿山地区的地质、水文、地表植被等自然条件各有特点，勘查单位应在正式进行地质勘查前做好前期测绘工作，综合考虑勘查成本、勘查环境和勘查人员技术等因素，因地制宜地选择适宜的钻探技术对矿山进行勘查，以提高勘查的效率和质量。（3）保地保民原则。勘查单位在运用钻探技术的过程中，要秉承“金山银山不如绿水青山”的理念，尽量减少对矿山环境的污染与破坏。如若矿山地区有居民生活，也应尽可能降低对居住地的影响，并按规定完成对居民的补偿工作。
3.钻探技术在勘查工程中的具体运用
3.1反循环钻探技术
反循环钻探技术是指借助压缩空气，使钻探冲洗液通过双臂钻杆内外管之间后下行，抵达钻孔底部后再带动土质从内管上返回地表的一种钻探技术。按照冲洗液循环介质不同，主要可分为气举反循环钻探技术和泵吸反循环钻探技术两种类型。其中气举技术主要是以空气作为循环介质，通过外管向钻孔内导入空气，而后借助压缩空气的冲击里和压力来粉碎钻孔内的岩体，然后再利用空气压强差，借助双臂钻杆内管通道将破碎的岩体送出地表，以达到勘查标本采集的目的。与气举技术不同，泵吸技术是以水或砂浆为循环介质，它主要利用砂石泵的抽吸功能对钻杆进行抽吸。当钻杆内大气压力形成负压后，循环液会在压力的作用下从砂浆池或蓄水池流入钻孔中，与孔底岩体和土质混合后再被气压吸入双臂钻杆内管并排出地表，排出地表的混合液经过沉淀后可从沉淀物中获取样本，而其余液体继续进入水池中流入钻孔，从而达到循环钻探的效果[1]。反循环钻探技术由于其操作较简单，成本较低，常用于矿山地质勘查中，其中气举技术和泵吸技术所适用的场景不同，也各有优缺点。气举技术由于不需要使用液体循环介质，因此适用于缺水及较为干燥的矿区，能有效节省水资源，降低勘查成本。但气举技术由于依靠空气对岩体进行抽取，因此所抽取的样本通常只包括局部破碎的岩体，取样结果具有一定的局限性。泵吸技术能够通过砂浆获取较为完整的岩体，但其钻探的效率较低，且容易浪费大量的水资源。因此，勘查人员必须因地制宜地灵活运用反循环钻探技术，并将其与其他勘查技术结合以确保结果的准确性。
3.2金刚绳索取芯技术
金刚绳索取芯技术是指通过金刚石钻探设备来对地表土质进行钻探，并且在钻探过程中无需通过提钻来获取岩芯，而是在岩芯管中充满岩芯后直接以钻杆为通道，使用绳索和工具将管中岩芯直接提取到钻孔外的一种钻探技术。金刚绳索取芯技术的优势有以下几点优势。（1）节省钻探勘查工作时间。在一般的钻探工作中，升降钻具这一道工序通常勘查占据工程35%左右的作业时间。金刚绳索取芯技术无需反复提钻，极大地节省了勘查时间，提高地质勘查工作效率。（2）由于金刚石硬度高，金刚石钻探设备能够在岩质较为坚硬的矿区进行钻探作业，也适用于各类地质环境复杂，岩土条件不明的矿区勘查。并且由于提钻次数减少，钻头在升降、拧卸、碰撞和扫孔中的磨损也就相应减少，有效提高了金刚石钻头的使用寿命，降低地质勘查成本。（3）绳索取芯技术具有打捞速度快，提升平稳的特点，所提取的岩芯样本采样率高、完整度好、纯洁性佳，能有效提高勘查的准确率。当岩芯发生堵塞后，钻具也能实时发出警报，以便勘查人员及时处理，减少岩芯样本和钻具的损耗。
3.3定向钻探技术
定向钻探技术是指在钻探过程中运用定向控制法，通过在钻杆前增加传感元件，并在地面对传感元件的位置进行跟踪和控制，从而遥控钻头走向和深度的一种钻探方法。通过运用定向钻探技术，勘查人员能够规划钻头运行的位置，使钻头避开不必要的障碍物，从而降低勘查难度。定向钻探技术对环境的破坏较小、施工安全性较高，适用于深部地质勘查作业中。但由于其实际应用中受勘查人员的遥控技术水平和传感元件信号接收强度影响，在勘查过程中容易出现勘查位置偏差，以至于错过矿产位置情况，因此更适用于小范围矿区深部钻探勘查中。
3.4液动潜孔锤技术 液动潜孔锤技术是一种基于常规回转钻探技术工作原理，并对其进行改良后发展而言的新型地质钻探技术。它主要借助岩体不耐冲击、抗剪强度较差等特点，将液动潜孔锤安装在钻头与钻管之间，并利用泥浆泵对其输送冲洗液来驱动液动潜孔锤。在钻头勘查作业过程中，被驱动的液动潜孔锤不断对其施加固定频率的冲击能量，使其钻探作业带有冲击负荷效果，以达到冲击岩体的目的[2]。通过提高岩体破坏率，钻探勘查工作效率获得建筑提高。液动潜孔锤技术适用于地质坚硬的矿区勘查，其能有效降低钻探难度，提高勘查效率。在应用液动潜孔锤技术过程中，为降低液动锤磨损，勘查人员应尽量使用含沙量较低的冲洗液对其进行驱动，并注意维护液动锤在钻头中的牢固性，使钻头获得最大的冲击效果。此外，由于液动潜孔锤技术具有环境污染小、能量消耗低等优点，其具有广泛的适用场景，需要勘查人员进一步探索。
结语
对矿山地质合理应用钻探技术，能有效辨明矿区内矿产的种类及分布情况。勘查单位应在矿物勘查工程中根据矿区的地质、水文、植被等自然条件选择适宜的钻探技术，提升勘查人员的钻探技能，以提高土质岩层样本的采样质量和采样效率。只有把握好钻探工作的各个环节，勘查人员才能获得真实有效的样本数据，为后续开采工作奠定坚实的基础。
【参考文献】
[1]朱卫东.金属矿山地质勘查与深部地质钻探技术研究[J].中国金属通报,2018:63.
[2]殷超凡.论地质勘查与深部地质钻探找矿技术[J].建材与装饰,2018:232。
