深部探矿钻探特点及相关技术分析

深部探矿钻探特点及相关技术分析

李伟勇

云南国土建设工程总公司

摘要：深部探矿的难度相对较大，因此应该加强对钻探技术的不断改进和创新，以提高作业效率与质量，获得丰富的矿产资源。传统钻探技术难以满足深部探矿的工作要求，应该加强对先进技术的引进与应用，明确技术要点，从而充分发挥技术优势。在应用钻探技术时，也要对深部探矿的基本特点加以明确，这不仅能够实现资源的高效化利用，而且防止出现严重的安全事故。本文将对深部探矿钻探的特点进行分析，探索深部探矿钻探技术的应用措施，并对其未来发展趋势进行研究。

关键词：深部探矿；钻探特点；相关技术

近年来，我国现代化建设速度逐渐加快，对于矿产资源的需求量也在提升，给矿产企业的发展带来了新的挑战和机遇。由于技术和经验等方面的限制，我国在在找矿时的勘探深度不超过500m，相较于很多发达国家而言仍旧存在诸多局限性，不利于资源的深度开发及利用。加强对深部探矿钻探技术的研究，可以逐步提高我国深部探矿的作业水平。由于矿产资源的分布较为广泛，同时其深度较深，因此给钻探工作带来了较大的难度。地质条件、水文状况和技术工艺等因素，都会对深部探矿钻探产生直接影响。钻探工作人员需要加强对实际环境的勘察与分析，在明确其基本特点的基础上，使钻探技术的运用可以更加合理，以满足地质找矿工作要求。

一、深部探矿钻探的特点

（一）地层类型多

较多的地层类型，会给深部探矿钻探带来一定的难度。在实践工作当中，需要对浅层地层进行钻进处理后完成深部钻探。在此过程中会遇到不同的地层，尤其是古老地质地层的存在，则会使钻进工作受到影响。卷云千枚岩和板岩等的存在，导致在钻孔时必须扩大直径，容易导致坍塌等安全事故的发生，严重威胁人们的生命财产安全。

（二）地层复杂度高

深部探矿钻探往往在地层十分复杂的区域当中实施，地质构造则会对金属矿造成影响，包括了铜矿、金矿、铁矿和银矿等等。复杂的顶层板和矿层结构，导致破碎带发育和断层等情况发生，地层的稳定性相对较差。力学不稳定地层和遇水不稳定地层较多，包括了破碎、岩溶、松散、裂隙和泥岩、页岩等等^【1】。此外，弱研磨性打滑地层和漏失地层等，也会使得深部探矿钻探的风险升高。深部探矿钻探工程的周期较长，如果长期处于裸露状态，则会影响孔壁稳定性。在打滑地层的钻进当中，则会影响回次进尺和提下钻等操作，钻进的效率不高。

（三）钻孔倾斜控制难度大

岩石之间的差异性较大，使得钻孔作业的难度上升，这也是引起孔斜问题的主要原因。层理和片理发育地质的存在，使得钻孔倾斜的预防和控制遇到困境，整体钻探效果不佳。

二、深部探矿钻探技术的应用措施

（一）提钻取芯

提钻取芯技术的发展较为成熟，同时在技术工艺的使用上具有便捷性特点，自身结构也不十分复杂，有助于深部探矿钻探工作的高效开展。单管取芯法和双管取芯法是提钻取芯的两种常用方法，在钢粒钻进和硬质合金钻进中前者的应用较多，钻具的加工更加方便，尤其是当地层的稳定性和完整性较好时，能够有效发挥其技术优势^【2】。运用双管取芯法时，可以有效保护岩心，从而保障良好的取芯质量。

（二）绳索取芯

钢丝绳和绞车等，是绳索取芯当中的常用工具，从钻孔中进行打捞从而获得内管，在取芯中不需要进行提钻。运用绳索取芯时，需要确保钻头的良好进尺效果，省去了提出整套钻具的步骤，因此大大提升了作业效率。提下钻的次数减少，防止对钻头造成严重的破坏，有利于延长其使用寿命，降低在深部探矿钻探中的成本投入^【3】。断杆问题是采用绳索取芯时的主要问题，这会对钻杆的应用造成影响，也会导致钻探深度难以拓展。应该以高强度钻杆为主，在深部探矿钻探中取得良好的成效，保障矿产资源的质量。

（三）液动锤钻探法

回转钻探和液动锤钻探具有一定的相似性，液动锤的动力主要来源于泥浆泵，钻头会受到冲锤的冲击荷载作用，从而快速破碎岩石。在硬质岩层的深部探矿钻探当中，运用液动锤钻探法可以有效提高作业效率，防止出现岩心堵塞和孔斜等问题，而且在成本投入上也相对较低，因此能够解决复杂岩层和硬质岩层中钻探工作的限制性问题，取得良好的综合效益。

（四）定向钻探法

专用钻探造斜工具是应用定向钻探法的主要设备，钻孔的方向可以通过人工加以控制，确保能够在目标层进行钻探。在采用定向钻探法时，应该根据当地的地质情况对线路和轨迹进行合理设计^【4】。随钻测量设备、造斜工具和定向器之间的协同配合，能够确保技术特点得到发挥。当深部探矿钻探中出现特殊地层时，采用常规钻探方法往往无法取得良好的效果，而定向钻探法的运用则能够大大减轻工作人员的负担，同时降低成本投入，具有良好的经济性和适用性。深部探矿钻探中的报废工作量也能得到控制，钻进速度大大提升。

（五）水泵泡沫增压法

水敏地层和低压漏失等问题的存在，会对深部探矿钻探作业造成严重影响，运用水泵泡沫增压法可以使上述问题得到有效处理，保障良好的钻探质量。对泡沫液和低压空气运用水泵泡沫增压装置进行二次增压后，使其达到水泵的额定压力，在混合泡沫下实施钻探。泡沫的存在能起到良好的冲洗作用，而且其具有较强的排粉性能和较小的比重

^【5】。运用水泵泡沫增压法，不仅能够提高岩心开采的效率，而且降低对钻头的损伤，防止出现孔壁坍塌等问题。然而水泵泡沫增压法在环境性上较差，容易引起环境污染问题。

三、深部探矿钻探技术的发展

首先，应该研发新型的钻机和钻具。在深部探矿钻探当中，钻机和钻具的质量、性能是影响整体作业效果的直接因素，因此在未来发展中应该加大研发力度，从而达到提升钻探效率和质量的目的。在钻探技术的应用中可以借鉴石油钻井相关经验，从而确保钻机的良好适应性。动力来源可以选择液压，运用地质岩心顶部驱动钻机开展工作。提高钻杆的强大和金刚石钻头的质量，为绳索取芯等技术的运用提供可靠保障。再其次，应该对坑道钻探设备的性能予以优化。岩心钻探能够对深部地层的实际情况予以获取，因此应该对设备性能加强改善，在降低成本的基础上，获得良好的作业效率，满足300-1000m不同深度的钻探需求^【6】。最后，应该运用组合钻探技术。某一种钻探技术的应用往往存在局限性问题，难以适应负责的地质条件，而组合钻探技术的运用，则能够使钻探技术更具适用性和广泛性，绳索取芯技术可以和定向钻探技术、液动锤钻探法等结合在一起，实现各自优势的充分发挥，保障深部探矿钻探的经济性和高效性。

结语

地层类型多、地层复杂度高和钻孔倾斜控制难度大等，是深部探矿钻探中的基本特点，使得钻探工作的高效化开展受到限制。因此，应该明确钻探技术的应用方法和关键点，提升整体作业水平。提钻取芯、绳索取芯、液动锤钻探法、定向钻探法和水泵泡沫增压法等，是实践中的常用钻探技术，其应用原理和特点都具有差异性。应该通过设备改进和技术改造等方式，实现各项钻探技术的优化，满足实际工作要求。

参考文献

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[2]杨斌.深部探矿钻探特点及技术要点浅析[J].新疆有色金属,2019,42(02):85-86.

[3]董运如,殷亚飞,金旺林,魏如龙.物探方法在深部探矿中的应用研究[J].矿产勘查,2019,10(02):286-290.

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[6]邓燕红,汪俊,刘彦,罗关俊.深部探矿钻探特点及技术研究[J].科技资讯,2013(32):85-86.