劉氬鐳 白飛 宗暉

(河南省煤田地質(zhì)局三隊(duì)，河南 新鄉(xiāng) 453000）

對(duì)我國(guó)深部找礦鉆探技術(shù)的探討

劉氬鐳 白飛 宗暉

(河南省煤田地質(zhì)局三隊(duì)，河南 新鄉(xiāng) 453000）

礦產(chǎn)資源是支撐工業(yè)發(fā)展以及實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化的重要資源，只有不斷開(kāi)發(fā)礦產(chǎn)資源，才能為工業(yè)及經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供必要的物質(zhì)基礎(chǔ)。為了加快我國(guó)的深部找礦進(jìn)程，本文分析了深部找礦面臨的難題及其鉆探工藝特征，并在此基礎(chǔ)上對(duì)我國(guó)的深部找礦鉆探技術(shù)進(jìn)行了探討，具體包括泡沫鉆進(jìn)技術(shù)、氣動(dòng)錘鉆進(jìn)技術(shù)、定向鉆探技術(shù)以及液動(dòng)錘鉆探技術(shù)。

鉆探技術(shù)；深部找礦；我國(guó)

1 深部找礦面臨的難題及其鉆探工藝特征

深部找礦不同于露天及淺部找礦，所采用的鉆探技術(shù)較為復(fù)雜，就一般情況而言，深部找礦面臨的難題及其鉆探工藝特征主要包括以下幾種：（1）鉆孔結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜。在進(jìn)行深部找礦的過(guò)程中，通常會(huì)遇到多種地層類(lèi)型，所以在鉆探時(shí)會(huì)適當(dāng)加大上部孔徑以及開(kāi)孔直徑；但從另一方面來(lái)看，增大孔徑容易導(dǎo)致孔壁坍塌問(wèn)題，所以在實(shí)際鉆探中要盡可能將孔徑級(jí)數(shù)減少。（2）難以有效開(kāi)展護(hù)壁工作。深部礦藏所在的區(qū)域多為斷層發(fā)育地帶，在鉆探時(shí)容易遇到破碎地層，一旦操作不慎將會(huì)導(dǎo)致鉆孔出現(xiàn)掉塊及坍塌等問(wèn)題，對(duì)護(hù)壁工作造成嚴(yán)重影響。（3）難以有效防斜治斜。在鉆探深部礦藏時(shí)通常會(huì)遇到多種片理及層理發(fā)育地質(zhì)，且?guī)r石具有明顯的各向異性，因此難以有效預(yù)防鉆孔傾斜。（4）鉆探工作的效率相對(duì)較低。由于受到鉆孔結(jié)構(gòu)以及護(hù)壁等多種因素的影響，且需要進(jìn)行打撈巖心以及提下鉆等多種工作，所以深部鉆探的工作效率相對(duì)較低。

2 我國(guó)深部找礦鉆探技術(shù)分析

2.1 泡沫鉆進(jìn)技術(shù)

將泡沫鉆進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于深部找礦工作當(dāng)中，能夠有效克服地質(zhì)條件復(fù)雜所造成的鉆探難題，因此該技術(shù)受到關(guān)注的程度越來(lái)越高。在鉆探施工的過(guò)程中，采用了泡沫流充當(dāng)循環(huán)介質(zhì)，由于泡沫流具有均勻穩(wěn)定的特點(diǎn)，可以避免高密度流體對(duì)鉆探工作造成的阻礙，所以能夠應(yīng)用于干旱缺水區(qū)，如沙漠以及高原等地區(qū)的深部找礦工作。另外，泡沫上返的速度較慢，且不會(huì)對(duì)鉆孔孔壁造成強(qiáng)烈的沖擊，因此可以有效避免孔壁坍塌等問(wèn)題的發(fā)生[3]。我國(guó)應(yīng)用該項(xiàng)鉆探技術(shù)的時(shí)間為上個(gè)世紀(jì)八十年代中期，使用的泡沫劑包括TAS以及F873等，目前已經(jīng)研制出了許多新型泡沫劑，如ADF-1、DF-1以及CD-1等。為了適應(yīng)不同地質(zhì)條件的深部找礦工作，我國(guó)還專(zhuān)門(mén)制定了泡沫鉆進(jìn)規(guī)程以及鉆探測(cè)試裝置，如增壓灌注系統(tǒng)等。

2.2 氣動(dòng)錘鉆進(jìn)技術(shù)

在進(jìn)行深部鉆探工作時(shí)，利用氣動(dòng)錘鉆進(jìn)技術(shù)能夠有效防止鉆孔堵塞等問(wèn)題。根據(jù)鉆探工藝的不同，可以將氣動(dòng)錘技術(shù)分為兩種類(lèi)型，即CSR技術(shù)與貫通式鉆進(jìn)技術(shù)。前者實(shí)現(xiàn)鉆進(jìn)的方式為綜合利用雙臂鉆桿、通道接頭以及氣動(dòng)錘，后者則是利用雙臂鉆桿、貫通式RC氣動(dòng)錘來(lái)實(shí)現(xiàn)鉆進(jìn)。我國(guó)引進(jìn)氣動(dòng)錘鉆進(jìn)技術(shù)的時(shí)間為上世紀(jì)八十年代初期，目前已經(jīng)研制出了GQ系列氣動(dòng)錘，此類(lèi)氣動(dòng)錘能夠根據(jù)深部礦藏地區(qū)的內(nèi)部流場(chǎng)自動(dòng)調(diào)整鉆進(jìn)速度，在深部找礦工作中能夠發(fā)揮重要作用。由于使用氣動(dòng)錘鉆進(jìn)技術(shù)進(jìn)行找礦的過(guò)程中只能對(duì)巖屑進(jìn)行評(píng)價(jià)，而無(wú)法有效評(píng)價(jià)柱狀巖芯，因此該項(xiàng)技術(shù)在實(shí)用性方面還得不到充分的認(rèn)可，一般被應(yīng)用于無(wú)法有效成孔取芯及地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜的深部找礦工作當(dāng)中。

2.3 定向鉆探技術(shù)

定向鉆探技術(shù)也是我國(guó)深部找礦工作中常用的一種鉆探技術(shù)，應(yīng)用該技術(shù)進(jìn)行找礦時(shí)，主要的施工步驟為造斜，即利用造斜工具或鉆孔彎曲規(guī)律對(duì)鉆孔施加一定的壓力，從而使鉆孔按照設(shè)計(jì)軌跡不斷延伸的鉆探工藝。目前我國(guó)常用的造斜工具包括與孔底動(dòng)力設(shè)備相互配合的造斜機(jī)械、連續(xù)造斜設(shè)備以及偏心楔等。在定向鉆探施工中除了需要利用造斜工具之外，還需要使用定向器具、隨鉆測(cè)量系統(tǒng)以及造斜鉆頭。定向器具的作用主要為避免造斜工具出現(xiàn)偏差，目前常用的定向法包括間接定向與直接定向兩種。間接定向指的是從傾斜平面對(duì)鉆孔進(jìn)行定向，間接法常被應(yīng)用于頂角在3°以上的鉆孔，使用的定向器具型號(hào)包括GZ-18、DD-1以及BD-14。直接定向指的是直接將鉆桿作為定向的工具，直接法適用于頂角在3°以下的鉆孔鉆探施工中。隨鉆測(cè)量的具體觀測(cè)指標(biāo)包括鉆頭具體空間位置，鉆具方位角以及頂角，測(cè)量系統(tǒng)中包括讀出顯示、傳導(dǎo)系統(tǒng)、傳感器以及智能處理器等，目前我國(guó)采用的隨鉆測(cè)量系統(tǒng)包括YS-1系統(tǒng)、ZS-1系統(tǒng)。在造斜鉆頭方面，我國(guó)常用的鉆頭包括盤(pán)式鉆頭及牛鼻式鉆頭，在實(shí)際鉆探施工中通常不取巖心。

2.4 液動(dòng)錘鉆探技術(shù)

液動(dòng)錘鉆探技術(shù)指的是在利用液動(dòng)錘施加沖擊能量，使鉆頭通過(guò)沖擊負(fù)荷完成鉆探工作的一種施工工藝。在應(yīng)用液動(dòng)錘鉆探技術(shù)進(jìn)行深部找礦時(shí)，通常在鉆頭與巖心管之間安裝液動(dòng)錘，以提高鉆進(jìn)效率。液動(dòng)錘鉆探技術(shù)除了在深部找礦領(lǐng)域被使用之外，在我國(guó)的石油鉆井以及水井鉆探工作中也得到了廣泛應(yīng)用。為了使液動(dòng)錘的能量得到充分的利用以及提高沖擊所產(chǎn)生的有用功，我國(guó)已經(jīng)研制出了一系列的高效液動(dòng)錘，如YS-19型、SYC-178型以及Q-150型等。另外，國(guó)產(chǎn)的YZXl27型液動(dòng)錘具有良好的性能，可以連續(xù)鉆進(jìn)的次數(shù)約為500次，且在泥漿環(huán)境及其他復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境中也能夠發(fā)揮重要作用，最大鉆進(jìn)深度已達(dá)5 118．2m。KS-157型液動(dòng)錘則在減輕孔斜、預(yù)防巖芯堵塞以及延長(zhǎng)進(jìn)尺方面具有優(yōu)勢(shì)。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，深部找礦是緩解礦產(chǎn)資源危機(jī)以及提高資源開(kāi)采率的重要措施。因此要不斷研究深部找礦鉆探技術(shù)，以提高深部找礦工作效率，從而為我國(guó)鉆探技術(shù)的發(fā)展以及礦產(chǎn)資源利用率的提高奠定基礎(chǔ)。

[1]譚興華,王磊,王瑞廷.小秦嶺金礦區(qū)深部找礦研究——以陳耳金礦為例[J].西北地質(zhì),2012,45(3):72-75.

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1003-5168(2014)03-0031-01