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論鑽探設備及技術創新應用的現實意義論文

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摘要:

論鑽探設備及技術創新應用的現實意義論文

筆者多年從事鑽探工程的操作實踐工作,有機會熟練操作和接觸各類鑽探機械及最新鑽探技術於各種礦產勘查項目中,深刻體會到,充分利用當今最新鑽探設備及技術,爲新時期我國地質找礦事業再立新功。

關鍵詞:

鑽探設備;鑽探技術;礦產勘查;創新應用

1 鑽探設備及鑽探技術現狀

礦產資源緊缺的狀況已有目共睹,如何加強礦產勘查,保證礦產資源供給已迫在眉睫。經過幾十年地質工作者的不懈努力,如今表層礦牀已經勘查和開發的差不多了,21世紀面臨的多爲深層地段的探礦,這種深層礦層鑽探勘查對取心(樣)、鑽進速度、工程成本、安全防護等方面有更高的要求。對面深層礦產的勘查,除了理論支援以外,鑽探驗證至關重要。在系統勘探礦牀的地質情況下,探明和圈定地下礦體的邊界線,瞭解礦產品質時,在配合地下坑探工程在深部大致瞭解礦牀的延伸情況及礦牀地質情況時,都離不開鑽探。鑽探工程一直是礦產勘查的重要技術方法之一,是直接從地下岩層獲取實物樣品的唯一途徑。但是應該看到,我國目前存在鑽探設備陳舊老化、技術方法落後、鑽探效率低等諸多問題。因此,加強礦產資源的勘探開發,大力推進鑽探技術與裝備的現代化,研究開發先進鑽探技術、裝備是十分迫切的。

2 鑽探設備及技術創新對策

(1)研發深孔全液壓動力頭岩心鑽機及配套設備。

解決我國深部礦產勘查中的關鍵鑽探設備問題,形成具有我國自主知識產權的、先進的深孔全液壓動力頭岩心鑽探裝備系列,縮小我國岩心鑽機與國際先進水平的差距,實現我國岩心鑽探技術的跨越式發展。目前,許多國家已經普遍將這種第三代岩心鑽機運用於深層礦產勘查,深孔可達3000m,鑽進效率高。而我國現在廣泛運用的地質岩心鑽機還是第二代,即液壓立軸式岩心鑽機,且少有改良,明顯落後於時代。如廣西地礦局在某礦區先是運用國產立軸式鑽機,小時鑽探進尺僅1m左右,這類鑽機鑽進效率低下,後來採用國外進口的全液壓動力頭鑽機,在同樣條件下小時進尺則達3m多,鑽進效率提高了3倍。目前,歐美一些發達國家在這類機型的研製開發及應用上明顯領先於我們,我國今後一段時期地質勘查任務相當繁重,應當加快研究、開發自動化岩心鑽機的步伐。

(2)研發並大力推廣應用最新鑽探技術。

從被譽爲鑽探技術第一次革命的金剛石繩索取心技術,到被列爲第二次鑽探技術革命的反循環連續取心(樣)鑽探技術,從“八五”期間重大成果之一的空氣泡沫鑽探技術的.推廣應用,到最近10年技術越來越成熟的受控定向鑽探技術及岩心定向技術的突破性進展,從中都能看到鑽探技術的一個個清晰的發展軌跡,但其中有一個重要的現實是,各種對各種鑽探新技術的研究及推廣運用在全國各地很不均衡。這其中有這樣或那樣的原因,在此不細究,只求對策。筆者認爲,不管是企事業內部還是外部都需要產、學、研三者“結合”且需常“結合”,各方通力合作,創新運用已有鑽探技術於生產實踐當中,密切跟蹤及掌握最新鑽探技術及工藝,研究鑽探施工過程中的難題和困境有了成果再反哺生產實踐,研發和應用兩手抓兩手都要硬,以適應新形勢下在深層找礦時對鑽探技術的相應要求。

(3)加快培養高素質鑽探技術人員及先進鑽探設備的推廣應用。

目前,我國許多地質鑽探技術人員和工人缺乏施工操作經驗,不少人甚至對過去常規的鑽探操作,如金剛石鑽進與繩索取心技術都不會或掌握不好,也少有深孔鑽探技術經驗,其工作難度可想而知。如廣西地礦局曾在桂北2個大型鉛鋅礦實施了2個750m的鑽孔,當鑽探超過300m地質結構變繁雜技術操作難度加大時,年輕的鑽工技術過不了關,只能請退休的老機班長來。試想一下,一個連常規的鑽探技術和設備都不能掌握的技術人員又怎能指望他去運用先進的鑽探裝備呢?新型的地質裝備技術含量高、價格昂貴,必須培養具有相應文化素質和實際工作經驗的技術人員和工人來掌握使用。

3 鑽探新技術在礦產勘查中的應用實例

(1)鑽探技術應用愈來愈專業化

其專業化主要呈兩種表現方式:第一,在礦種方面趨於專業化,如膨潤土礦鑽探、硅藻土鑽探、鋁土礦鑽探、砂礦鑽探、高嶺土礦鑽探、鹽並鑽探等。第二,在施工區域方面趨於專業化,如卵礫石層鑽探、黃土地區鑽探、水上鑽探、污染地區鑽探、河谷區鑽探、凍土層鑽探等。近年來我國加大投資力度向地質找礦勘查傾斜,特別加強鐵礦、煤炭的勘查,許多新技術的運用也更多地在這兩個領域得到實踐,如在煤炭勘查方面,已有大批勘察單位採用MRD鑽探技術,它可以取芯、可以在堅硬岩石裏定向運動,先垂直向下,然後水平鑽進,按你的要求軌跡執行。簡單地說,如果有一個事先打好的孔,它可以摸到那個孔位。這種技術還在石油和天然氣勘察中得到廣泛運用,由此可見,其專業化在礦產勘查中的作用越來越明顯。

(2)衆所周知,在西部很多地區存在乾旱缺水、地層破碎漏失的地質特性,鑽探施工時如果按傳統做法採用水作爲循環液,那麼施工過程中需要配備專門的供水車,而且要到很遠地方拉水,這樣一來成本非常高。

僅供水的施工費用就佔總施工費用的好幾成,即便同期採用了節水鑽探技術,因供水造成的成本高的狀況仍然難改觀。這類極端缺水地區鑽探的難題,直到開發了空氣組合新型鑽探技術纔算是得以解決。它屬於非傳統節水鑽探方法的創新突破,充分利用空氣無處不在的特點,以空氣或僅消耗少量水的泡沫液作爲循環介質,將當前先進高效的空氣鑽進與繩索取心鑽探技術有機結合起來,鑽探效率要比水鑽的鑽探效率高60%~100%,成本將降低到30%~50%。由此可見,新技術應用帶來的可觀經濟效益。

(3)在衆多膠結鬆散、振動易碎的地層中,歷來取心率很低,大概爲10%~30%,傳統鑽具所取出的“岩心”,僅有幾個礫石而已,鬆散膠結物皆被沖蝕、磨損,往往使地層被誤判,上下層位被顛倒。

這些問題多年來一直困擾着鑽探界的技術人員,直到研製出射流式雙管鑽具後才得以解決。此技術的應用,不但鑽探採心率大幅提高,而且能較完好地保持地層原狀的結構。用射流式取心工具採取的岩心爲柱狀,採取率爲90%以上,地質資料被完整地採取上來。多年的實踐證實,這項技術在這類地區的鑽探施工應用具有里程碑式的意義。

4 結束語

總之,爲加強地質工作,實現地質勘查工作的要求,必須研發及應用當代最先進的鑽探技術與裝備,儘早使設備更新換代。採用最新的鑽探技術及工藝方法,提升礦產勘查的技術水平和經濟效益。