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[摘 要]地质钻探技术是工程地质勘探中的一种重要技术，不受地质条件和建筑种类的约束，应用范围广，精确度高，能显著提高找矿和探矿的效率和质量。本文主要探讨了钻探技术及其在工程地质勘探中的应用，以供参考。
[关键词]工程地质勘探；钻探技术；技术应用
中图分类号：P634 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）02-0357-01
工程地质勘察是指利用机械工具对地下的物质结构进行采样分析，从而充分了解区域内的地质状况，为工程施工和矿产资源勘探开发提供依据和参考。钻探技术是在预定的地点利用钻探设备向地下钻深，采取地下的岩石样本和水样，来进行分析研究。钻探技术不受地质条件和建筑种类的约束，精确度高，能够直接观察到岩心并采集样本，且探测深度较深且钻进速度快，与成本高、工期长的坑探技术相比，钻探技术在实践中的应用更加广泛。
一、地质工程中的常用钻探技术及应用
（一）绳索取芯钻探技术
绳索取芯钻探技术的原理是用特制的绳索将钻杆柱中的取样管取出来，不需要移动钻杆柱。只在需要对钻头进行定期检查的时候，才会提上整个钻杆柱。其能有效提高钻孔效率，节约提升钻杆柱时间，降低人工劳动强度。同时，绳索取芯技术的钻孔深度较低，因此，其能较好地保证获取岩芯的质量。绳索取芯技术在钻孔过程中最为重要的工具是打捞工具和岩芯管，在钻探过程中其钻孔时间短，钻孔方便快捷。此外，由于升降钻杆的次数减少，钻头的摩擦力度也大大降低，有利于延长钻头的使用寿命。目前，绳索取芯钻探技术在我国石油、天然气、地热、冰层钻探等领域的应用十分广泛，经济效益也非常显著。
（二）反循环钻探技术
反循环钻探技术是针对较深区域水面高且压力大的问题，在绳索取心钻探技术的基础上发展出来的一种新的钻探技术，也是钻探技术取得的又一次重大进步。根据循环介质的不同，反循环钻探技术又被分为空气反循环钻探技术和水力反循环钻探技术。空气反循环钻探技术在钻探过程中以空气作为介质来进行钻探，在钻探过程中通过双臂钻杆外管来实现对于压缩空气的传输，将其输送到孔底，压缩空气在膨胀后产生较大的冲击力，驱动孔底的孔锤对岩石进行冲击，而后钻杆又将空气和岩屑带回地面，实现对岩屑的检测化验，具体原理如图2所示。水力反循环钻探技术是以泥浆或水作为介质进行转孔的，在转孔时将水送至孔底驱动钻头，在钻头的作用下获得岩层，而后在钻杆的作用下转头内的岩芯带回地面，实现样品的钻探采集。同样是由钻杆将其传输至钻孔底部，不过这种循环带回来的样本不是碎岩，而是柱状的岩心。
（三）液动潜孔锤钻探技术
动潜孔锤钻探技术是在回转钻探基础上开发的，也是目前应用比较广泛的技术之一，主要用于勘探较深、较为坚硬的岩层，在金属矿山、化工、石油、水电建材、地质勘探等行业应用比较多。其基本原理是将液动潜孔锤插在钻杆和钻头之间，钻孔时，在冲洗液的驱动下，液动潜孔锤就会将能量传递给钻头，造成冲击负荷，使钻孔的效率提高。对于抗剪强度低、不耐冲击的坚硬岩石来说，这种技术比较有效。作为回转钻探技术的改进技术，在冲击力及回转力的驱使下，其大大提升了设备的钻进效率，并且最大限度地降低了钻孔成本，孔斜率也大大降低，非常适用于脆性大、岩层坚硬的地区。此外，该技术还能充分利用坚硬岩石抗剪强度低的特点，能有效解决钻孔质量差和复杂地形等钻探问题。但是，这种技术对液动潜孔锤的要求条件也较高，因此，要注意对泥浆的选择，使用含砂量且粘稠度低的高質量泥浆，才能保证液动潜孔锤的正常工作。这两种钻探方式各有优点。空气反循环钻探技术在一些较为干旱、缺水的地区应用较为广泛，其在钻探过程中消耗的劳动力较小，钻探成本较低，但其获得的岩屑样本的代表性不强，不能够准确反映地层的实际情况。水力反循环钻探技术能够较好地反映地层的结构情况，但其在钻探过程中存在消耗大量的水资源、钻孔速度较慢、所需时间长的缺点。
（四）组合钻探技术
组合钻探技术就是综合应用上述三种钻探技术。但钻孔比较浅，就采用空气或液体为循环介质，在钻孔底部驱动液动潜孔锤，然后携带样本回到地面，当钻孔太深，反循环技术无法满足要求时，就可以用专用绳索等打捞工具来提取。这种技术能够极大地提高钻探的效率，节约成本和人力资源，尤其在一些干旱地区具有良好的发展前景。
二、工程地质勘探中应用钻探技术的注意事项
在工程地质勘探中应用钻探技术时，有一些需要注意的事项，具体如下：第一，钻探时，对岩心的采取率通常很难达到工程地质勘探中规定的80%的要求，要根据岩层具体情况，选择合适的钻孔方法，低速干钻，不能盲目冒进；第二，钻孔的位置要选取得当，具体的工程和当地具体的自然地理条件都要综合考虑，像一般的居民住宅或者工业建筑，要按照建筑的轮廓线来选择钻孔的位置，但像水坝这种大型水利工程，就要按照坝轴线来选择；第三，钻孔的深度也要分情况分析，一般情况，比较小的建筑工程，钻孔深度在十米左右，可用简单轻便的设备操作，而大型的水利工程和隧道等，钻孔比较深；第四，除了明确施工地区具体的地质情况、水文条件、岩石等，钻孔还有重要目的就是对目标地点进行采样并做试验，因此，要注意进孔的速率，严格遵守取样的操作流程，对钻孔的过程进行观察和纪录，保护岩层和水层不被破坏。回次进尺的时间和长度对岩芯的磨损有影响，其影响的程度，要视地层情况而定。按规程，回次进尺最多以2-3米为宜，就是为了尽量减少过长的回次时间和进尺对岩芯的影响。另外，不同的工程有不同的勘探要求，在钻探时也应当尽量选择相对较为简单的钻探方法与设备。
三、结语
综上所述，工程地质勘探是一项较为复杂的工程，在勘察过程中应用钻探技术，能较好地确保勘探的质量与效率。由于工程项目不同、地质条件不同及钻探目的不同，在实践中，应根据具体情况，科学、合理地选择合适的钻探技术，以提高钻探质量，降低工程勘察成本。随着钻探技术的不断发展进步，钻孔技术也在不断提高，可以预见，未来将会有很多先进的钻探施工设备被应用到地质钻孔施工环节中去，并向着低成本、高效率和高质量的方向不断发展。
参考文献
[1] 程全.工程地质勘探中的钻探技术应用[J].科技资讯，2015，（18）：87-88.
[2] 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）：148-149.
[关键词]工程地质勘探；钻探技术；技术应用
中图分类号：P634 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）02-0357-01
工程地质勘察是指利用机械工具对地下的物质结构进行采样分析，从而充分了解区域内的地质状况，为工程施工和矿产资源勘探开发提供依据和参考。钻探技术是在预定的地点利用钻探设备向地下钻深，采取地下的岩石样本和水样，来进行分析研究。钻探技术不受地质条件和建筑种类的约束，精确度高，能够直接观察到岩心并采集样本，且探测深度较深且钻进速度快，与成本高、工期长的坑探技术相比，钻探技术在实践中的应用更加广泛。
一、地质工程中的常用钻探技术及应用
（一）绳索取芯钻探技术
绳索取芯钻探技术的原理是用特制的绳索将钻杆柱中的取样管取出来，不需要移动钻杆柱。只在需要对钻头进行定期检查的时候，才会提上整个钻杆柱。其能有效提高钻孔效率，节约提升钻杆柱时间，降低人工劳动强度。同时，绳索取芯技术的钻孔深度较低，因此，其能较好地保证获取岩芯的质量。绳索取芯技术在钻孔过程中最为重要的工具是打捞工具和岩芯管，在钻探过程中其钻孔时间短，钻孔方便快捷。此外，由于升降钻杆的次数减少，钻头的摩擦力度也大大降低，有利于延长钻头的使用寿命。目前，绳索取芯钻探技术在我国石油、天然气、地热、冰层钻探等领域的应用十分广泛，经济效益也非常显著。
（二）反循环钻探技术
反循环钻探技术是针对较深区域水面高且压力大的问题，在绳索取心钻探技术的基础上发展出来的一种新的钻探技术，也是钻探技术取得的又一次重大进步。根据循环介质的不同，反循环钻探技术又被分为空气反循环钻探技术和水力反循环钻探技术。空气反循环钻探技术在钻探过程中以空气作为介质来进行钻探，在钻探过程中通过双臂钻杆外管来实现对于压缩空气的传输，将其输送到孔底，压缩空气在膨胀后产生较大的冲击力，驱动孔底的孔锤对岩石进行冲击，而后钻杆又将空气和岩屑带回地面，实现对岩屑的检测化验，具体原理如图2所示。水力反循环钻探技术是以泥浆或水作为介质进行转孔的，在转孔时将水送至孔底驱动钻头，在钻头的作用下获得岩层，而后在钻杆的作用下转头内的岩芯带回地面，实现样品的钻探采集。同样是由钻杆将其传输至钻孔底部，不过这种循环带回来的样本不是碎岩，而是柱状的岩心。
（三）液动潜孔锤钻探技术
动潜孔锤钻探技术是在回转钻探基础上开发的，也是目前应用比较广泛的技术之一，主要用于勘探较深、较为坚硬的岩层，在金属矿山、化工、石油、水电建材、地质勘探等行业应用比较多。其基本原理是将液动潜孔锤插在钻杆和钻头之间，钻孔时，在冲洗液的驱动下，液动潜孔锤就会将能量传递给钻头，造成冲击负荷，使钻孔的效率提高。对于抗剪强度低、不耐冲击的坚硬岩石来说，这种技术比较有效。作为回转钻探技术的改进技术，在冲击力及回转力的驱使下，其大大提升了设备的钻进效率，并且最大限度地降低了钻孔成本，孔斜率也大大降低，非常适用于脆性大、岩层坚硬的地区。此外，该技术还能充分利用坚硬岩石抗剪强度低的特点，能有效解决钻孔质量差和复杂地形等钻探问题。但是，这种技术对液动潜孔锤的要求条件也较高，因此，要注意对泥浆的选择，使用含砂量且粘稠度低的高質量泥浆，才能保证液动潜孔锤的正常工作。这两种钻探方式各有优点。空气反循环钻探技术在一些较为干旱、缺水的地区应用较为广泛，其在钻探过程中消耗的劳动力较小，钻探成本较低，但其获得的岩屑样本的代表性不强，不能够准确反映地层的实际情况。水力反循环钻探技术能够较好地反映地层的结构情况，但其在钻探过程中存在消耗大量的水资源、钻孔速度较慢、所需时间长的缺点。
（四）组合钻探技术
组合钻探技术就是综合应用上述三种钻探技术。但钻孔比较浅，就采用空气或液体为循环介质，在钻孔底部驱动液动潜孔锤，然后携带样本回到地面，当钻孔太深，反循环技术无法满足要求时，就可以用专用绳索等打捞工具来提取。这种技术能够极大地提高钻探的效率，节约成本和人力资源，尤其在一些干旱地区具有良好的发展前景。
二、工程地质勘探中应用钻探技术的注意事项
在工程地质勘探中应用钻探技术时，有一些需要注意的事项，具体如下：第一，钻探时，对岩心的采取率通常很难达到工程地质勘探中规定的80%的要求，要根据岩层具体情况，选择合适的钻孔方法，低速干钻，不能盲目冒进；第二，钻孔的位置要选取得当，具体的工程和当地具体的自然地理条件都要综合考虑，像一般的居民住宅或者工业建筑，要按照建筑的轮廓线来选择钻孔的位置，但像水坝这种大型水利工程，就要按照坝轴线来选择；第三，钻孔的深度也要分情况分析，一般情况，比较小的建筑工程，钻孔深度在十米左右，可用简单轻便的设备操作，而大型的水利工程和隧道等，钻孔比较深；第四，除了明确施工地区具体的地质情况、水文条件、岩石等，钻孔还有重要目的就是对目标地点进行采样并做试验，因此，要注意进孔的速率，严格遵守取样的操作流程，对钻孔的过程进行观察和纪录，保护岩层和水层不被破坏。回次进尺的时间和长度对岩芯的磨损有影响，其影响的程度，要视地层情况而定。按规程，回次进尺最多以2-3米为宜，就是为了尽量减少过长的回次时间和进尺对岩芯的影响。另外，不同的工程有不同的勘探要求，在钻探时也应当尽量选择相对较为简单的钻探方法与设备。
三、结语
综上所述，工程地质勘探是一项较为复杂的工程，在勘察过程中应用钻探技术，能较好地确保勘探的质量与效率。由于工程项目不同、地质条件不同及钻探目的不同，在实践中，应根据具体情况，科学、合理地选择合适的钻探技术，以提高钻探质量，降低工程勘察成本。随着钻探技术的不断发展进步，钻孔技术也在不断提高，可以预见，未来将会有很多先进的钻探施工设备被应用到地质钻孔施工环节中去，并向着低成本、高效率和高质量的方向不断发展。
参考文献
[1] 程全.工程地质勘探中的钻探技术应用[J].科技资讯，2015，（18）：87-88.
[2] 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）：148-149.