摘要:随着我国经济的高速发展,对资源的需要量不断增加,各种工程地质勘探工作越来越多。钻探技术在工程地质勘探中有着比较广泛的要求,对技术的应用有着比较高的要求,一旦技术应用不当,对地质勘探工作效果,会造成非常大的影响。为此,笔者将要在本文中对工程地质探勘中的钻探技术运用进行探讨,希望对促进我国地质勘探事业的发展,可以起到有利的作用。
关键词:工程地质;勘探;钻探技术
1前言
地质勘探技术应用效果,对地质勘探效果,有着非常直接的影响,对地质勘探技术的应用质量,要求越来越高。为了保证勘探技术取得更进一步的发展,有必要对其中的钻探技术进行深入研究,不断提升钻探技术水平,为工程地质勘探事业的发展,打下一个良好的基础。
2地质勘探的工程含义
在开展工程地质勘探的过程中,经常会利用勘探、检查、调查以及测绘等手段的应用,来对工程进行全面的研究,从而及时掌握工程有关土质情况、岩石分布、水体条件等信息,然后将这些信息应用到对工程平稳程度、环境演变以及工程实用性的研究过程中,并得到最终的工程施工方案。钻探技术是地质勘探技术的重要组成部分。钻探技术在复杂工程施工现场应用较多,能够有效保证勘探结果的准确性。但是,在该技术的实际应用过程中,如果一旦出现管理不当的情况,就会对勘探结果造成严重的影响,给后期工程的开展,造成非常严重的影响。
3各种工程地质钻探技术的简单介绍
绳索取心技术的应用。绳索取心钻探(wireline core drilling)是一种不提钻取岩心或提钻次数很少的钻探方法。其操作特点是取岩心时不需要提出钻孔内的全部钻杆柱,而用专用带钢丝绳的打捞器,通过孔内钻杆中心孔将装有岩心的孔底内管提至地面,获得岩心,从而减少了提下钻次数和升降钻具的辅助时间,提高了钻进效率。其特点是“三高、一低”,即钻速高、金刚石钻头寿命长、时间利率高,工人劳动强度低?。在该技术应用工程中,需要认真做好对钢丝绳的应用,通过钢丝绳将地下深处的岩石取出来,钢丝的贯入可以采用钢丝绳打捞器进行打捞。在实际技术的应用过程中,应该认真做好以下的操作:一、在准备的过程中,应该尽量选择性能比较强的钻杆和钢丝绳打捞器。二、为了保证钻头可以顺利钻进,对钻头材料的选择有着比较高的要求,应该合理对钻头材料进行选择。三、应该合理对泥浆组成进行选择。四、为了将岩心顺利取出,在开展绳索取心的过程中,应该严格要求操作人员按照规范进行操作,避免在取心的过程中,消耗大量的时间,这样还可以减少钻头的消耗【1】。
反循环钻探技术的应用。钻探冲洗液自孔口经钻杆与孔壁间,或双壁钻杆的内外管之间的环状空间向下行,到达孔底后又从钻杆或双壁钻杆内管上返到地表的一种相反方向循环方式的钻探和取样技术。冲洗液介质可以是水、泥浆或空气。在该技术的应用过程中,其主要采用水力反循环和空气反循环,需要根据介质的不同,合理对技术进行选择。在空气反循环钻孔的过程中,经常采用空气介质,空气在这个过程中,容易出现膨胀的现象,并产生冲击力,这样就可以驱动孔底的潜孔锤进行运动,岩石在潜孔锤的作用下,会产生岩屑,并在空气的带动作用下,岩屑就会通过钻杆中心返回到地面,方便勘探人员及时对这些岩屑进行收集、分析处理。在水力反循环钻孔的过程中,其采用泥浆或者水作为介质,但是相对于空气反循环技术,其对资源的消耗会更多一些。这两个技术在地质勘探取样中的应用比较多,如在锚固施工、松软塌陷表层以及水文水井地质勘探当中【2】。
液动潜孔锤技术。
液动潜孔锤(又称液动冲击器或液动锤),是液动冲击回转钻进中冲击载荷的发生装置,其利用钻进过程中泥浆泵供给的冲洗液中的能量,直接驱动液动锤内的冲锤形成上下往复运动,并连续不断地对下部钻具施加一定频率的冲击载荷,从而实现冲击回转钻进。该技术是最近几年出现的新技术,我国目前在该技术的研发上,正处于领先地位。该技术通常在钻孔质量差、岩层坚硬或者脆性差的地质勘探中进行应用,通过液压来带动潜孔锤上下进行运动,在潜孔锤接触到岩石后,就会将其击碎。在实际施工的过程中,通常会采用泥浆泵来运送冲洗液,在钻头运动过程中,产生的负荷相对较大。由于岩石的脆性较大,在受到冲击力作用下,非常容易破碎,很适合使用这种技术进行施工。在高频作业的状态下,潜孔锤对脆性大且质地坚硬的地质结构,有着非常好的钻探效果。
组合钻探技术。每一种钻探技术在实际应用的过程中,有着自身的技术特点,也存在各自的不足,为了将各种钻探技术的作用都充分发挥出来,可以对这些技术进行综合应用,针对不同的地质条件,采用不同的技术组合形式。在每次开展勘探施工的过程中,都应该建立在实际情况之上,合理对钻探技术进行选择,对操作过程中工人的劳动强度进行考虑,实行有效的降成本措施,在保证勘探质量和效率的情况下,尽量降低工程勘探的成果。此外,工程地质勘探人员应该进一步加大对钻探技术的研究,认真分析不同勘探技术的优势和劣势,合理选择技术的组合形式,将钻探勘探技术的作用充分发挥出来。
其它钻探技术。除了上面提到的钻探技术之外,还有比较多的新材料和新工艺。例如,为了有效在水资源缺乏地区开展钻探,就可以采用节水钻探技术,其在具体的应用过程中的,能够进一步减少对水资源的使用。此外,还可以认真做好新钻头的开发工作,例如可以使用超声波技术来制作金刚石钻头,这样可以有效保证生产效率,进一步提升钻头的使用寿命。该钻头和普通的地质钻探钻头相比,其钻进速度可以提升百分之二十以上。此外,通过在钻进过程中使用新型冲洗液,可以很好解决冲洗液在钻杆内部产生的污垢无问题,进一步延长钻头的使用寿命。当前泥浆材料技术发展非常快,通过对这些先进泥浆体系的应用,能够进一步提升钻进的效率,降低工程施工成本【3】。
在实际开展工程勘探钻孔的过程中,经常会遇到不同的钻孔类型,这些钻孔的角度和方向有着比较大的差异。按照钻孔倾斜角度的拜年话,可以将这些钻孔分为铅直孔、斜孔、水平孔、定向孔等。由于这些孔的特征存在差异,需要在实际钻孔的过程中,合理对施工技术进行影响,掌握尽可能多的地质资料,钻进方向最好于岩石接触面垂直。
4工程地质钻探的工艺及设备
自然地质条件往往比较复杂,对钻探方法和设备的使用,往往有着一定的条件,在选择钻探方法和设备的过程中,应该根据钻探目的和地质条件而定。钻探方法可以分为冲击钻探、回转钻探、冲击回转钻探和振动钻探等几种。其动力来源可以分为人力和机械,机械回转的钻进效率比较高,在地质勘探中的应用比较多。当前钻探技术高速发展,且正在朝着全液压驱动、仪表控制、勘探与测试相结合的方向发展。为了对土体的物理性质进行研究,就需要在开展地质勘察的过程中,认真做好采土工作。在钻孔的过程中,受到原状土样的影响,如取土器结构和取土实用。其中取土器主要有带限制球阀取土器、上提橡皮垫活阀式取土器、回转压入式取土器和活塞取土器等,比较适合在原状土样采取中进行应用。
结语
随着时代的不断发展,对地质勘探工作提出了更高的要求。为了进一步保证钻孔勘探技术的实际应用效果,应该进一步加强对该技术的研究,掌握各种技术的特点,并结合工程的实际情况,合理对钻孔技术进行应用,保证技术的应用效果。
参考文献
[1]罗康平,熊志文.工程地质勘探中的钻探技术应用探析[J]. 科技风.?2019(18):55-56.
[2]常新.地质工程勘查中钻探技术的方法及其应用分析[J].黑龙江科技信息.2017(08):55-56.
[3]王雪春,姜新华,胡保忠.工程地质勘探中的钻探技术应用[J].中国高新技术企业.2016(30):22-23.