矿山水文地质工程钻探关键技术关键点分析

矿山水文地质工程钻探关键技术关键点分析

陆雄斌

西南有色昆明勘察设计（院）股份有限公司  云南昆明  650100

摘要：矿山水文地质工程是对矿山地区的水文地质条件进行深入研究，以确保矿产资源的安全、高效开采，该工程不仅关注地下水的分布、运动规律以及补给来源，还涉及对矿山地区地质构造、地下水位、地下水源等基本情况的综合调查。钻探技术是获取地下地质信息的重要手段，通过钻探可以获取岩石样品，分析岩体的实际情况，进而为矿产资源的开采提供科学依据。本文将深入分析矿山水文地质工程钻探的关键技术及其关键点，以期为提高钻探效率和精度提供理论支持。

关键词：矿山；水文地质工程；钻探；关键技术

引言

矿山开采往往涉及地下水的利用和排水问题，而水文地质钻探能够准确查明地下水的赋存状态、运动规律以及补给来源，为矿山排水和防治水害提供技术支持。通过钻探，可以深入到地下岩层，直接获取岩石样品、地下水文数据等关键信息，为矿产资源的评估和开采提供科学依据，这些信息对于了解矿体的分布、规模、品质以及开采条件等至关重要。因此，深入研究和掌握矿山水文地质工程钻探的关键技术，对于提升矿产资源勘查与开发水平，推动矿业工程可持续发展具有重要意义。

1矿山水文地质工程钻探常见技术分析

1.1金刚石绳索取芯钻进技术

金刚石绳索取芯钻进技术利用金刚石的高硬度和耐磨性，在钻探过程中有效破碎地层岩石，提高钻进效率。该技术通过绳索直接从孔底提取岩芯，在钻探过程中，由于岩芯是在孔底被直接取出，因此其受到的破坏和扰动较小，能够更真实地反映地层的地质情况，这为地质分析和资源评价提供了准确、可靠的数据，有助于勘探人员更准确地评估矿藏的数量和质量，制定合理的开采方案。金刚石绳索取芯钻进技术优点突出，但它在某些特殊地层条件下存在限制，该技术的实施需要专业的操作技能和经验，以确保钻探工作的安全和效率，在选择和使用该技术时，需要根据实际的地质条件和钻探需求进行综合考虑[1]。

1.2液动潜孔锤钻进技术

液动潜孔锤钻进技术是一种高效且适用于多种复杂地层条件的钻探技术，其工作原理基于高压液体驱动潜孔锤产生连续的冲击能量，从而实现对地层岩石的高效破碎。这种技术具有多个显著优点，使其在矿山水文地质工程钻探中得到了广泛应用，液动潜孔锤钻进技术能够适用于各种复杂地层，包括坚硬、破碎或不稳定的地层，通过调整冲击能量和频率，该技术可以适应不同地层的岩石特性和钻进需求，确保钻探工作的顺利进行，与传统的回转钻进相比，该技术利用液体的能量传递，减少了机械部件的磨损和能源消耗，由于减少了钻头和钻杆的更换次数，也降低了钻探成本。

1.3冲击式钻探技术

冲击式钻探技术是一种利用冲击锥运动的动能产生冲击作用，破碎岩层实现钻进的方法。其工作原理基于振动冲击的作用机制，通过不断地冲击和应力释放，将岩土层逐层破碎，以达到钻探的目的。具体来说，冲击式钻探机利用电机把电能转化为机械能，通过机械锤头产生的振动作用于钻头，从而形成高频的冲击力，这种高频冲击力可以将岩土层逐步破碎，产生一定的孔隙度，使钻探设备得以顺利穿过岩土层并完成钻进过程。在钻探岩石和淤泥等硬质地层时具有很高的效率，可以钻探水平或倾斜钻孔，并且具有可靠性高、维护方便等特点。但在应用过程，冲击钻头在钻探时受损，需要频繁更换，而且通常不适用于钻探土层和低性质矿石。

2 矿山水文地质工程钻探关键点分析

2.1前期准备

地质资料是矿山水文地质工程钻探的重要依据。在前期准备阶段，需要收集该区域的地层岩性、构造特征、岩浆活动、变质作用等方面的地质资料，这些资料可以通过查阅地质报告、地质图件、相关论文等途径获取，还需要对已有的地质资料进行整理和分析，了解钻探区域的地质背景和潜在的地质问题。在钻探施工前，还应收集该区域已有的调查研究资料，包括过去的钻探记录、物探成果、水文地质观测数据等，这些资料可以为本次钻探施工提供重要的参考和借鉴。通过分析已有资料，可以了解钻探区域的钻探历史、地层结构、水文地质条件等信息，有助于制定合理的钻探方案。

2.2钻探井位选定

钻探井位选定需要结合钻探的目的和任务，了解需要获取的地质和水文地质信息，便于确定钻孔的数量和类型，以满足不同层面的需求。钻孔的分布应覆盖到整个钻探区域，特别是那些地质条件复杂、变化明显的区域，以确保钻探成果的代表性，在钻孔布设的过程中，技术人员还应考虑到施工设备和人员的配置，不同的钻探设备和人员配置会对钻孔的数量、间距和深度有不同的要求，需要根据实际的施工条件和能力，合理安排钻孔的布设，以确保钻探工作的顺利进行。此外，技术人员可使用遥感技术、地理信息系统等现代技术手段，准确地识别地层结构、地下水位等信息，为井位的选择和钻孔的布设提供更科学的依据，从而提高钻孔布设的准确性和有效性。

2.3钻探过程监控

在矿山水文地质工程钻探过程中，钻孔内不可避免地会受到地层岩性变化、地下水位波动以及孔壁稳定性变化等多种因素的影响，这些变化不仅直接关系到钻进效率的高低，更对钻孔质量和岩芯的完整性产生至关重要的影响。因此，钻探人员必须时刻保持高度警觉，密切关注钻孔内的各种动态变化，并根据实际情况灵活调整钻进参数，如钻压、转速、冲洗液流量等，以应对不同的地层条件。此外，冲洗液在钻探过程中发挥着至关重要的作用。它不仅用于冷却钻头、防止钻头过热损坏，还能有效携带岩屑出孔，保持孔内清洁，冲洗液还能在孔壁上形成一层保护膜，提高孔壁的稳定性。在选择冲洗液时，钻探人员需要根据地层特点、钻进速度等因素综合考虑，选择合适的冲洗液类型、浓度和流量。钻探人员应密切关注钻进过程中的各种变化，并根据实际情况及时调整钻进参数和冲洗液配方。例如，当遇到坚硬岩层时，可以适当增加钻压和转速，同时提高冲洗液的流量以增强冷却和携带岩屑的效果；当遇到松散或易碎地层时，则需要降低钻压和转速，并调整冲洗液的配方以提高孔壁稳定性[2]。

2.4岩心的保护和获取

在钻探过程中，钻探人员需要采用适当的钻进方法和工具，确保岩芯能够完整取出，为了保持岩芯的原始状态，需要迅速而小心地将其从钻孔中取出，并立即进行编号和妥善保存，在保存过程中，应选择干燥、通风、避免阳光直射的地方，以防止岩芯受潮、变形或受到其他形式的损害。岩芯取出后，需要进行清洗、干燥和切割等后续处理，在清洗过程中，应使用合适的清洗剂和工具，去除岩芯表面的泥土、油污等杂质，同时避免对岩芯造成机械损伤。干燥过程中，应采用适当的干燥方法，确保岩芯在干燥过程中不会开裂或变形，切割过程中要确保切割面平整、光滑，便于后续的观察和分析。钻探人员需要对岩芯的岩性、颜色、结构、构造等特征进行详细描述，并记录在案，这些记录将为后续的地质分析和资源评价提供重要依据，有助于更准确地了解地层特征和矿产资源分布情况[3]。

结束语

综上所述，矿山水文地质工程钻探的关键技术对于提高钻探工作的准确性和安全性、促进矿产资源的合理开发和利用、保护环境具有重要意义。随着科技的进步和工程实践的不断积累，这些技术将不断得到完善和发展，为矿业的可持续发展做出更大的贡献。

参考文献

[1]赵伟.某矿山岩体稳定性预测与水文地质问题防治措施研究[J].西部资源,2023(01):24-26.

[2]白兆安.陇东地区建材露天矿山环境恢复治理措施探讨——以石层子石灰岩矿为例[J].中国非金属矿工业导刊,2023(01):74-77+69.

[3]张乃丰,任红蕾.矿井水净化站防渗破裂对地下水环境污染预测研究——以刘东煤矿为例[J].地下水,2023,45(01):1-4.