地质工程勘查中钻探技术方法及应用效果研究
王海文 王立田 徐鹏菲
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王海文 王立田 徐鹏菲,. 地质工程勘查中钻探技术方法及应用效果研究[J]. 工程与技术研究,2023.7. DOI:10.12721/ccn.2023.157774.
摘要:
随着科技的进步,地质勘查技术也在不断发展,为了保证经济发展的需求、保障施工工人的人身安全、提高地质勘查工作的准确性,要了解地质勘查特点,提高技术人员的综合素质,保证工作人员掌握技术要求复杂的地工程勘查钻探技术。同时想要更好地开展地质勘查工作就要根据不同的地质条件选择适合的钻探技术并作积极研究,利用波谱技术分析得出更多专业理论,发展钻探技术,快速得到地质环境特征和相关数据理论,了解矿区地质的碳酸盐岩、水合物和含羟基矿物,保证工作人员利用设备在钻探过程中得到更多准确数据,保证通过数据可以更好地完成地质勘查工作。基于此,本篇文章对地质工程勘查中钻探技术方法及应用效果进行研究,以供参考。
关键词: 地质工程勘查钻探技术方法应用效果
DOI:10.12721/ccn.2023.157774
基金资助:

引言

在煤矿的开采过程中,地质资料的精确度直接关系到开采作业的安全和采掘接续工作。在工作面的回采过程中,区域内煤层赋存情况和原地质资料存在差异时,需要进一步勘探。传统的勘探方法以钻探为主,其工程量大,缺乏宏观分析,施工具有一定的盲目性。我国专家学者针对综合勘探技术进行了大量研究且取得较多成果。基于此,本文分析工作面后半段煤层的赋存情况和原地质资料存在差异,根据巷道的掘进情况预测工作面后半段存在无煤区,为精确了解该区域煤层赋存情况,采用物探技术对区域进行宏观勘探,为钻探技术的施工优化提供理论依据。

1地质探矿的主要内容

在正式采矿前,勘探工作是必不可少的。技术人员要明确勘探范围,根据不同的地质条件,采用合适的勘探方法,以保证勘探工作顺利开展。工作人员在测量的同时,也要做好记录,保证数据的准确性。同时,勘查人员还应全面分析尾矿资源,并注重采用切实可行的技术方案和开发理念,并根据实际情况增强其可操作性。因此,应加强对尾矿的勘探,以减少资源浪费,使其有可持续发展空间。由于矿物不可再生,勘探的过程中,技术人员必须要明确开采年限,重视开发替代性资源,延长采矿的使用寿命。

2地质钻探管理中存在的问题

2.1故障原因排除难度较大

地质钻探技术管理过程中,技术人员遇到难度较大的问题就是故障原因排查环节,但是,这也是和钻探技术人员的专业技术能力有紧密关联。现阶段,大部分现场的地质设备技术人员普遍专业水平较低,所以无法通过专业技术手段对地质钻探设备进行管理,并且故障原因排除的过程有一定难度,继而极大程度降低钻探设备维护的时间。同时,现场技术人员在管理过程中,更多是通过维修经验进行,过度注重操作能力,缺少对知识理论的学习,但是,实际操作能力和知识理论知识很重要,二者缺一不可。一旦缺少其中一项,就会造成在维修过程中只凭借工作经验,缺少有力的知识理论支撑,继而针对不常出现的故障问题很难快速找到故障真正原因,影响后续地质钻探工作周期。

2.2管理模式不完善

现阶段,针对地质钻探设备的维修与保养工作,大部分地质钻探相关单位缺少完善的管理制度措施,没有将钻探设备维修和保养列入管理制度内容中,对管理制度缺少有效的指导,继而导致钻探设备维护不及时和不规范。与此同时,大部分没有设立专门钻探设备维修与保养的工作部门和维修人员,维修与保养的时间设置随意,维修人员在操作过程中缺少有效的方法,仍然使用传统的维修方式,继而对钻探设备正常运行有影响,极容易在运行过程中出现安全事故。除此之外,地质钻探设备没有及时更新,再加上地质钻探工程施工难度较高且对钻探设备消耗强,工作效率有一定影响,并且施工现场工作人员使用钻探设备后,不能及时归置,随意摆放,极容易造成钻探设备存在安全隐患,无法正常使用。地质钻探相关单位缺少完善的管理制度,长此以往,就会造成钻探设备不能正常运行。

3地质工程勘查中钻探技术方法及应用效果分析

3.1反循环钻探技术

根据介质的不同,反循环钻探技术可以分为2种类型,一种是空气反循环,另一种是水力反循环。空气反循环技术是通过空气介质,采用双臂钻杆外管,将空气输送到孔底,空气挤压发生膨胀,达到一定程度后膨胀会产生巨大冲击力,空气在孔底会使岩石产生强烈冲撞,钻杆将空气输送到地面,这个过程中会带出细小的岩石,工作人员可以对这些岩石进行研究,从而得知工程实施地点的地质环境和构造规律。这个方法的优点在于工作强度较低、使用简单,不需要工作人员具备精湛的技术水平,且错误率较低,所以能很好地节约工作成本。但是空气反循环钻探技术的使用也有其局限性,例如空气反循环在干旱地区使用时会因为土层较为疏松,使得空气带出的样品缺少代表性,技术人员很难通过这些样品判断地层结构实际情况,对地质勘查工作无法作出准确判断。水力反循环与空气反循环原理类似,是利用水或泥浆作为介质,将水或泥浆输送到孔底,取心钻头取出后带出岩心,岩心跟随钻头返回地面,工作人员对岩心样品进行研究后得到地质环境的实际勘查结果。此方法的优点在于水或泥浆带出的岩心样品具有较高完整性,而且也不需要很高的劳动强度,地质勘查人员能通过样品完整推测出地质环境结构,不过该方法需要耗费大量水资源,且泥浆配比量也需要严格把控,所以该方法可能会大大降低地质勘查效率,影响工程进度。

3.2金刚石绳索取芯技术

采用金刚石绳索取芯技术,不需要从岩芯管中取出岩芯,可通过钻柱的方式,将岩芯内的岩芯取出。在地质矿产勘查工作中,金刚石绳索取芯技术具有以下优点:一是具有良好的地质效应。金刚石绳索取芯技术具有提升平稳、打捞速度快、报警迅速等优点,在遇到岩管堵塞时,可确保在钻探过程中及时报警,降低工作损耗,确保技术人员快速、高效处理;二是钻井作业的效率较高。与常规取芯钻头相比,金刚石绳钻头具有更高的硬度、厚度,且不需要任何辅助设备就可以连续钻井,比一般钻头具有更高的钻井效率。在实际应用中,采用金刚石绳索取芯技术,可以减少提钻次数,减少施工时钻头的损失,提高钻头的使用寿命。减少钻机数量,可降低劳动强度,从而使金刚石绳索取芯技术在降低人工和刀具成本方面,都取得了很好的效果。

3.3利用定向钻进技术,实现一基多孔井场钻探

为了减少钻探施工对矿山地质环境造成的波动引起矿山坍塌,防止在施工过程中产生安全事故,就需要尽量减少钻探工作。所以可以利用定向钻进技术,实现一基多孔的运用,减少钻机的使用数量和设备的搬迁。定向钻进技术可以利用一个基台钻进多个孔洞,或者是在一个孔内钻进多个分支孔。这样可以减少钻井基台的修建数量,也能减少交通道路的修建数量和设备搬迁工作。这样既能够节约探查施工成本,还能够减少钻孔技术对矿山的扰动和破坏。这就需要对井场钻探的结构进行计划和布置,根据井场的实际情况通常设置八个以内的钻孔。而且为了避免井场的渗漏污染矿山地下水资源,在对钻井结构进行布置时,还需要在经常上铺上一层土工布,这样可以有效解决钻井的渗漏对地下水的破坏,对地下水资源进行保护。

结束语

在矿井地质勘探工程中应用钻探技术,有助于提高钻井效率和同一层厚度下的钻速。随着勘探工作的深入,钻井作业面临的地层条件越来越差,对钻井施工造成了较大影响。所以,应选择科学、合理的钻探方法、泥浆工艺、施工工艺、钻头类型,才能取得较好的钻探效果。

参考文献

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