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浅谈地质勘察工程中的钻探技术

时间:2022-05-11 16:50:04 浏览次数:

摘 要:进入到新世纪以后,我国的社会主义经济建设已经发展到了一个新的阶段,我国的各行各业都得到了快速的发展,其中,我国的地质勘察事业也得到了迅猛的发展,而在地质勘察的工程中,钻探技术所发挥的作用也更加的重要了,由于钻探技术具有十分准确的分析能力,所以它也成为了地质勘察的最重要手段。当然与欧美的发达国家相比,我国的钻探技术还是存在着一定的差距。在经济不断发展的背景下,我国对矿产的需求量逐年增加,我国钻探技术的相应工艺技术和设备在很多领域中都得到了应用,并且随着我国地质勘察事业的快速发展,也带动了我国钻探技术水平的不断提升。本文便对地质勘察工程的概念和特点以及我国钻探技术的分析介绍两个方面的内容进行了详细的分析和探析,从而详细的论述了我国地质勘察工程中的钻探技术。

关键词:地质勘察工程;钻探技术;各类技术

1 地质勘察工程的概念和特点

1.1 地质勘察工程的概念。

所谓的地质勘察工程就是指通过采用勘探、试验、调查以及测绘等方式方法,对相关的工程进行调研分析,最后得到工程相关的水体、岩体以及土体的空间分布、变化规律以及力学参数等数据,之后会通过这些所得到的数据进行建筑场地的稳定性、环境的演化性以及建筑的适应性进行检测、论证和分析,最后提出所需的施工原则和施工建议。而在其中最为重要的一种勘探方法就是钻探技术,像一些如碎石土、砂土和岩溶等较为复杂的地层,钻探技术能够充分的保证勘察资料的准确性,同时也是采集岩土样品和测试孔内原位的重要的辅助手段,所以如果采用的钻探技术不够科学合理,那么就无法得到相应的力学参数,并且也不能保证分析地层结构的准确性,同时还会出现勘察报告弄虚作假的问题,对工程的整体质量也会产生至关重要的影响。

1.2 地质勘察工程的特点。

(1)在布置勘探工程的钻孔过程中,布置人员首先要考虑到施工现场的地质条件,并且还要对工程项目的实际特点进行详细的分析,举例来说,工业建筑工程或是民用建筑工程在布孔的过程中,一定要严格的遵照建筑的轮廓线,而水坝工程中在布孔时,则要遵照坝的轴线进行;(2)一般情况下,大部分工程的钻孔深度都不应太大,建议是不超过10米的,并且一般我们应选用操作最为简单的钻探方法以及结构最为简单轻便的钻探设备;(3)钻孔的用途是多种多样的,进行一个钻孔时可以勘查到施工现场的水文地质条件、地层的岩性以及地质的结构等,另外,在对场地进行取样、观测和试验的过程中,也是需要钻探技术的协助;(4)由于钻孔结构中的观测和编录以及钻进方法的特殊性,所以它们在施工作业时也是有着特殊的要求的。

2 我国钻探技术的分析介绍

2.1 反循环钻探技术

一般情况下,我们将这类钻探技术分为空气反循环技术和水力反循环技术两种,它们之间最重要的区别就是循环的介质的不同。水力反循环钻探技术的循环介质就是水或者是泥浆,它的循环方式就是将循环的介质传送到孔底,取心钻头就可以得到柱状的岩心,之后岩心就会与钻头一起回到地面;而空气反循环钻探技术的循环介质就是空气,同样在双壁钻杆外管的作用下,空气会被输送到孔底,而空气的剧烈膨胀一定会产生冲击力,孔底的潜孔锤就会猛烈的撞击孔底的岩石,之后钻杆将空气带回地面的同时也会带一些岩屑上来,通过这些岩屑我们就可以测得所需的资料了。

这两种技术都是有着各自的优缺点的,水力反循环钻探技术得到的岩块更加完整,并且所需的劳动强度也更低,能够充分的保证对岩层判断的准确性,但是其更加的消耗水资源,并且工作的效率以及钻进的速度都较为缓慢;而空气反循环钻探技术同样所需的劳动强度较低,并且更加的节约成本,并且十分的适用于缺水干旱的区域,但是通过这种技术所取得的样本是岩屑,代表性不强,同时也无法完整的反映出地层结构的缺陷。因此,无论是空气反循环还是水力反循环的钻探技术,其适用性都是很广的,在复杂的地层锚固施工和注浆中都可以采用此技术,也适用于有松软缺陷的地层。

2.2 绳索取心技术

绳索取心技术在获取岩心的过程中,是不需要使用钻杆的,只有不得不更换钻头时或是钻头存在质量问题时,才会使用钻杆。这种技术的核心工具应是发生堵塞问题时用来打捞的工具以及装满了岩矿心的岩心管,在提取岩心时,并不需要提升钻杆柱的。由于这种技术的便捷性和适应性,其应用的范围是十分广泛的,同时这种技术也能够保证取心的质量,并且钻进的深度也较低,这就大大的提升的设备钻进的效率,在作业时如果出现了阻塞的问题,由于打捞工具的存在,钻杆工具与矿心就可以避免出现摩擦,从而保证了取心的效率。采用绳索取心技术时,由于不需要经常提升钻杆,升降的频次也很少,所以作业人员的劳动强度是很低的,钻头的使用寿命也得到了提升。在我国的很多领域中,比如钻探地热、钻探坑道、钻探冰层、钻探天然气以及钻探固体矿产等领域,都可以看到绳索取心技术的应用。

2.3 液动潜孔锤钻探技术

我国在应用和研究液动潜孔锤这类钻探技术时,所取得的研究成果在世界上都是出于领先地位的。其工作原理为用冲洗液来带动液动潜孔锤工作,当外界的力量冲打液动潜孔锤时,液动潜孔锤同样也会将这部分能量传递给钻头,这是钻头就可以击破岩石了,施工现场的泥浆泵就是输送冲洗液的最佳工具,钻头的反复运动就可以产生有节奏的冲击负荷。作为回转钻探技术的一种改进技术,在冲击力和回转力的驱使下,液动潜孔锤钻探技术大大的提升了设备的钻进效率,并且也减少了打孔的成本。另外,液动潜孔锤钻探技术还能够很好的利用坚硬岩石脆性大并且抗剪强度低的特点,有效的解决钻探复杂地位以及无法保证钻孔质量的问题。

因为在采用液动潜孔锤钻探技术时,其一直都是在高频作业的,所以这种技术对于岩质坚硬以及脆性较大的地质结构中是较为适用的,但是在施工作业是一定要重视设备的紧固问题,并且液压的泥浆质量将直接决定液动锤的实际磨损状态,所以我们在选择液压泥浆时,也尽量选择润滑性能好、含沙量低并且粘稠度也较低的原料。当处于较高强度的工作环境中,液动潜孔锤钻探技术的使用寿命以及工作状态时无法得到有效的保证的,所以此技术的发展趋势应为延长潜孔锤的使用寿命并且提升潜孔锤的工作效率,现阶段,液动潜孔锤钻探技术主要应用在水电建材、石油化工以及金属矿山等领域中。

2.4 组合钻探技术

所谓的组合钻探技术,顾名思义就是将以上的反循环钻探技术、绳索取心技术以及液动潜孔锤钻探技术这三种技术组合到一起,这样的一个综合性的钻探技术能够充分的吸收每一种钻探技术的优点。正是由于组合钻探技术具备了这三种技术的各自有点,所以它能够依据地层的实际情况以及地质的钻探要求进行施工作业,既降低了劳动的强度和成本,同时也提高了钻探的效率。

通过以上的论述,我们对施地质勘察工程的概念和特点以及我国钻探技术的分析介绍两个方面的内容进行了详细的分析。地质勘察工程中的钻探技术作为一类十分复杂的系统工艺,其所涉及到的层面是非常广泛的,而由于不同的地质勘察工程的实际情况也是不同的,所以我们应选择更为科学合理的钻探技术。在当前资源环境压力较大的背景下,我们应更加深入的研究相关的钻探技术,并且要深入的了解钻探技术的相关知识,培养工作人员熟练的掌握钻探的技能,从而真正的我国钻探技术的快速发展。

参考文献

[1]王裕.轻便钻机在地质勘察工程中的应用[J].西部探矿工程,2013.

[2]宋志彬.地质钻探技术与应用研究[J].地质学报,2011.

[3]冯俊.工程地质勘察中钻探技术选用的探讨[J].中国新技术新产品,2009.

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