工程地质钻探技术要求

第一篇：工程地质钻探技术要求

钻探技术要求

钻探技术要求(技术交底)

1、设计钻孔全部为垂直孔，允许偏差角度±2°，终孔不小于直径75mm及91mm(具体根据岩性及钻孔内相关试验确定)，钻孔深度以设计深度为准。岩芯钻进采用绳索取芯，采用金刚石钻头。

2、钻孔岩芯取样率不低于95%，土层和软弱层不小于100%，对破碎带岩石，岩芯采取率不低于85%。

3、清水钻进，如遇特殊地层必须用泥浆护壁时，在压水试验前须进行彻底清洗，直到返上清水为止。

4、妥善保存钻孔岩芯，对钻孔岩芯应进行妥善保护(不要日晒雨淋，人为破碎岩芯)，班报记录要真实及时，按钻进回次逐段填写，严禁事后追记;详细记录钻探过程中跑水情况，按顺序摆放岩心，切忌损坏岩心。

5、在钻进过程中进行水文试验和观测，特别是钻孔漏水量、漏水(涌水)部位、冲洗液消耗和孔壁坍塌掉块情况、初见水位、静止水位、抽水试验、压水试验等，基础资料须有详细记录。钻探终孔后，应每隔24小时测量一次钻孔静止水位，直到钻孔结束。压水试验和抽水试验应按规程进行。

6、遇矿山采矿爆破时，施工人员必须提前撤离采场作业区域500米外，并对施工机具进行必要的安全防护。

7、对现场技术人员要求进行的水文地质试验(抽水试验、压水试验)，钻探机组提供相应设备，并配合完成。同时需配合声波测井工作。

8、钻孔开孔时，现场工程师确认钻孔位置准确、安全防护到位、钻探及相关设备配备齐全，经现场工程师确认签字后方可施工。钻孔终孔前，须由甲方现场负责人验收签字后方可终孔，移至下一钻孔。

第二篇：钻探施工技术要求

广州市轨道交通六号线工程B标段初步勘察阶段岩土工程勘察钻探施工技术要求

广州市轨道交通六号线工程B标段

初步勘察阶段岩土工程勘察

钻 探 施 工 要 求

一、工程概况

广州市轨道交通六号线工程B标段初步勘察阶段岩土工程勘察里程范围为如意坊站至东湖站，里程YAK7+061～YAK13+603，总长6542m，设计方案全为地下线。

钻孔坐标详见附表，钻孔位置见附图“广州市轨道交通六号线工程B标段初步勘察阶段岩土工程勘察钻孔布置平面图”及“广州市轨道交通六号线工程B标段初步勘察阶段岩土工程勘察钻孔布置平面图”

二、探孔的深度的确定

1、钻孔终孔条件：

(1)钻进至现线路结构面之下10m，或进入连续中、微风化带5m，同时要求钻孔深度不小于35m。

(2)如未能满足以上终孔要求，则应继续钻进，当钻孔深度超过50m仍未达到要求时，应报勘察总体、设计总体，视工程需要和岩土条件由业主与设计总体单位共同研究确定深度。

2、钻探进程控制

钻进过程中没回次进尺控制在2.0～3.0m，所有钻孔均应进行标准贯入试验，试验深度间距2.0m左右，技术孔采取原状样，采用间距2.0m左右，部分波速测试孔中在岩层位置采取岩样，用作岩块波速测试实验。

三、钻探具体要求

1、必须严格按测量工程师测放的孔位施工，不得擅自移动孔位。

2、用钻机开孔之后，对可能存在地下管线的钻孔，各机台必需先用洛阳铲挖至地下深度不小于3m并确定无管线后，才可用钻机钻进。

3、在钻探过程中，如遇不明障碍物，钻机出现异常情况，必须立即停机并通知现场管理人员或技术人员，在同意后，并不违背技术要求的前提下，挪动孔位。重新探测(仪器探测、人工探测)和调查后，方可开钻。

4、在软土或砂土钻探时，如有缩孔、塌孔等异常现象，应立即作好详细、准确的记录，并采取适合的护壁措施。记录的内容有：缩孔、塌孔起止位置深度、严重程度等。

5、每个钻孔都必须测定地下水的初见水位和稳定水位，包括水上钻孔。

广东有色工程勘察设计院 1

6、钻探完毕后，必须用水泥进行全孔封孔，恢复原质地面。封孔原则：封孔水泥浆按水灰比1：0.5～0.6制作，即按每包水泥封孔5～6m计算，封孔时必须先将钻杆放至钻孔底，直至有水泥浆从孔口溢出时才将钻杆提出，提出钻杆后再将孔口填满，捣实。

7、岩芯按箱摆放整齐,并覆盖彩条布遮挡，严禁岩芯暴露在空气中日晒雨淋。未经现场技术人员编录、拍照的岩芯按箱必须摆放在不影响行人、车辆行走的地方。

8、钻探岩芯经技术人员及有关方面观察拍照后，按现场管理人员或技术人员的要求保留代表性的岩芯，其余经技术人员编录，拍照后的岩芯需装袋放于指定地方。

对有特殊地质现象(如断层、破碎带、溶洞等)的钻孔及本区间有代表性的一个鉴别孔岩芯必须保留。

9、对采取原状土样的钻孔(技术孔)，土层钻进口径不得小于110mm，钻孔终孔孔径不得小于91mm。原状土样必须使用取土器采取，软土层三轴试验样必须用薄壁取土器采取，土样立即进行胶封并及时封腊，取样至封腊之间的时间间隔不得超过2小时。岩土样采取封腊后应放置在阴凉处，岩芯照相时可以空样盒放置于取样处代替。

10、采取率：完整岩层岩芯采取率不宜小于80%;全、强风化岩层采取率不宜小于70%;破碎岩层的岩芯采取率不宜小于65%;砂层土采取率不低于65%;淤泥、粘性土层、粉土层采取率不低于80%。

11、回次进尺：一般在粘性土和粉土中钻进时，回次进尺不应超过钻具的有效长度，并不宜超过2.5m;在砂土及碎石土中钻进，应控制进尺和提钻速度，以确保分层与描述要求。当采用双管钻进、能保证有效采取土样时，回次进尺宜控制在1.0～1.5 m。

12、钻进中应做好钻进记录工作。及时记录回水颜色、水量变化、钻探感应、钻进速度、缩径、塌孔、涌砂、掉钻、钻进事故、地下水初见水位及稳定水位、含水层顶底板位置等。钻孔原始记录应真实、整洁、齐全。

13、样品采取 (1)岩、土样的采取

① 岩土样一般应在技术孔中采取。如因各种原因，未能在技术孔中取得试样，必须在邻近鉴别孔中的相应层位补充采取，取样间隔一般为2.0～2.5m 左右。

② 在厚度大于2m的各类粘性土层、厚度小于2m且分布范围较广的特殊土层以及全风化层中，应采取不扰动样。

③ 软土特殊试验样品应采用薄壁取土器取不扰动样，采用快速连续静力压入法，取样样品采好后必须直立放置，并放于阴凉处;常规样品应采用常规取土器取不扰动样。

⑤ 在标贯芯样中采取颗粒分析试样，用于测试标贯位置砂土的粘粒含量。 (2)地下水样的采取

抽水钻孔需分层采取水样;在勘察孔中采取混合水样;地表水样在河中采取。 取水样容器应用取样目标水彻底清洗;采取水样的深度宜在水面0.5m以下。每个水样为2瓶，分别不得少于750ml和500ml。后一瓶水样应立即加入2～3g大理石粉。

14、标准贯入试验

(1)根据总体技术要求，在本次勘察阶段的全部钻孔均必须进行标准贯入试验，试验间距2.0m左右，标贯小土芯必须放入岩芯箱内;照相后，用塑料袋将松散～稍密状淤泥质粉细砂、粉细砂、中砂层的标贯小土芯封装作试样,取样深度应在孔深20m以上。

(2)用于标准贯入试验的标贯器必须满足下列的要求

① 标准贯入器外形强制性指标的误差不得大于0.3mm;贯入靴不得有明显的卷

刃或缺口;对开半圆管必须平直、接缝紧密，不得有肉眼可观察到的弯曲和开缝。同时应保证出水孔畅通。如不满足上述任何条件，该标准贯入器应予以报废，不得再予以使用。

② 必须对所使用触探杆逐一进行检查和校直，不得有肉眼可以观察到的弯曲。 ③ 穿心锤的重量必须符合规范要求的63.5公斤，并带有自动脱钩装置。制动

脱钩的位置标定必须得到地质编录人员的检查和认定。严禁使用其他不标准的落锤。

④ 安装标准贯入器、触探杆和穿心锤杆时，必须用管钳逐节锁紧，不得有松

动现象。

⑤ 试验时，必须保证触探杆、穿心锤杆的垂直度，落锤顺畅，穿心锤杆顶端

的摆动幅度不得大于15cm。

⑥ 当标贯击数大于50击且进尺小于30cm的风化岩层中，可终止试验，记录

此时的贯入深度。

15、文明施工措施

(1)在乡镇街道、道路施工时，钻机作业的周围应设置有明显的标志和警示牌，夜间要有警示灯。作业范围内不乱倒垃圾、污泥，不乱扔废弃物，作业现场要做到工完场清，并及时按要求用水泥封堵钻孔，保持场容整洁。

(2)在河涌上施工，必须满足航道管理部门有关水上安全文明施工的要求。 (3)位于居民区、市区的钻探施工中，从钻机排出的泥浆，采用就地挖沉淀池沉

孔完成后，在用车装走，并回填沉淀池。

(4)遵守职业道德和社会公德，爱护花草树木和市政设施，不准损坏、危害环境和公用设施。

(5)做好防传染性疾病的预防工作，杜绝各类染性疾病的发生。 (6)由于不文明施工引发的问题，现场工人应负主要责任。

16、安全施工措施 (1) 个人保护规程

进入钻探现场必须戴好安全帽，不准赤脚、穿拖鞋、高跟鞋、硬底鞋和易滑鞋上班作业。由于不少作业地段位于乡镇街道、交通通道和居民区之中，来往人员和车辆较多，特别注意交通安全。对于占道施工时，必须挂上醒目的安全标志牌(灯具)，并派专人监护，以提醒过往人员。

(2) 钻机安全操作规程

①必须按照钻机的使用说明书正确进行钻机组装。

②开机检验钻机运转时，立轴必须处于垂直状态，钻具悬挂离开地面。

升降钻具、强拉、打吊锤等高危险操作时间，要在明显的位置挂出显眼的标志，派出专门人员观察周边情况，预防无关人员进入现场

③钻机的电机或柴油机的旋转方向要正确，如方向相反，易使联结螺栓脱落。 ④为保证安全，钻机的外露转动部位必须装上安全栏杆。

⑤随时密切观测钻塔和天梁、天车的安全，定时检查。如松脱或损坏，必须立刻处理，不的盲目作业。

6)对钻机应进行定期的保养和维修。

17、查验岩面深度和钻孔深度

为了严格控制钻探资料质量，要求对所有钻孔进行中、微风化岩面和终孔深度验证，并作好记录。

量钻杆格式(其中的数值为示意，量完钻杆后需要技术员签名确认)

立轴 余尺岩芯

岩面4.10 -3.13 2.03 4.43 4.43 4.42 4.80 4.83 -1.20 39.90 技术员 日期

立轴 余尺日期

孔深 4.10 -2.20 2.03 3.08 3.40 4.43 4.42 4.80 4.83 3.05 49.98 技术员

广东有色工程勘察设计院

2005年1月19日

第三篇：塌陷区钻探技术要求

塌陷区钻探施工质量与技术要求

1、工程钻孔岩芯采取率大于65% ，终孔测量孔深。

2、乙方在钻孔施工过程中，要对钻孔作简易水文观测。

3、在钻进工程中发现掉钻现象，及时通知现场甲方人员，并记录具体位置。

4、遇破碎带，单次进尺不超过壹米。

5、松散层下套管，要全孔清水钻进，详细记录冲洗量消耗。

6、磷矿顶板，围岩适当取样做抗压强度测试。

7、膨胀土每孔取2个样，外围小螺纹钻加几个，沙层、破碎带打标贯，岩石抗压强度及崩解测验。

8、膨胀土位置：1米，2米。

9、乙方按岩土工程勘察规范和岩芯钻探规范要求施工，钻探施工根据情况变化，另行商定。

第四篇：钻探技术如何适应深部找矿的要求

谷天本

罗永贵

(河南省地矿局探矿三队)

1 概述

(1)《全国危机矿山接替资源找矿规划纲要》(2004～2010年)，决定在有资源潜力和市场需求的老矿山周边或深部开展找矿工作，以延长矿山服务年限。我国绝大多数矿山的勘查深度不足500m，相当一部分危机矿山的深部和外围有许多未经充分勘查的成矿远景区，最新的成矿理论都表明在我国大陆深部蕴藏着潜力巨大的矿产资源。

在深部找矿过程中，除了利用更成熟的地质理论和更先进的物化探方法、遥感技术等新探测技术外，最终还需要使用钻掘(探)技术来取心取样，证实推断和探测的正确性。从钻探工程角度来看，深部找矿钻探深度将在1500m左右，少量钻孔孔深将达2000m。这种深度的资源勘查钻探工作对钻探取心取样质量、钻探速度、施工成本、环境保护、安全防护等方面都提出了更高的要求。

钻探取心(样)的关键技术是钻探设备、器具和工艺方法，它们不仅对钻探效率、施工成本、取心(样)质量及环境保护等方面有重要影响，而且对缩短整个勘探周期、加快开发利用步伐有着直接的意义。

(2) 河南省钻探技术现状

目前我省使用的固体矿产勘探深孔立轴式钻机主要为XY-6B型，钻探深度一般在1000m以内(煤田钻探达到1500m左右)，和国内同行相比，我们的钻探技术已经无优势可言，表现在钻探台月效率、复杂地层处理、技术工人素质、技术人员等方面差距很大，新工艺、新技术使用方面更是空白，有些方面的技术甚至出现倒退。 2 钻探技术

2.1 金刚石绳索取心技术

绳索取心(WL)钻探技术被称为钻探技术第一次革命，已有近60年的推广应用历史。在全球地质找矿钻探施工中是应用最广泛、综合地质效果最佳的钻探技术。 自上世纪70年代中期我国开始推广应用，但在应用广度和深度上与国外发达国家相比存在较大差距，利用绳索取心钻探技术完成的岩心钻探工作量仍不足全部固体矿产岩心钻探工作量的30%。国产绳索取心钻具存在材质不佳、加工质量差、易折断和脱扣等问题，不能满足1000米以深钻孔的需要。而深部找矿一般采用的替代方案是使用内径可以通过绳索取心钻具内管的普通钻杆来完成钻孔取心作业，这就在完成取心作业的同时增大了钻孔工作量。例如Φ89mm钻杆+Φ75mm型绳索取心钻具+Φ94mm钻头的钻具组合。

金刚石钻头的使用寿命是限制金刚石绳索取心技术应用于深部找矿的另一个原因。自上世纪60年代开始研究，70年代开始推广金刚石钻探技术以来，我国金刚石钻头制造水平有了很大提高，但是其使用效果与国外仍存在较大差距。虽然在金刚石超硬复合材料方面进行了大规模的攻关研究，制造了一些聚晶、复合片产品，但其性能也远远赶不上国际水平。这就使得国内金刚石钻头钻进寿命短、效率偏低。据调查，我国的金刚石钻头寿命在硬岩地层还不足40米。 2.2 反循环连续取样(心)钻探技术

反循环连续取样(心)钻探技术被称为钻探技术第二次革命。它采用压缩空气作为循环介质，利用双壁钻杆以冲击回转全面碎岩和连续岩屑作为地质样品的方式钻探施工，随着钻进的不断进行，岩屑被高速气流连续地经双壁钻杆的中心携带至地表，并按照顺序将岩屑收集起来作为地质化验分析的地质样品。

国内外大量的钻探施工经验证明，采用该法获取的地质样品不仅完全能达到确定矿体埋藏深度、矿体厚度、品位等物化参数的基本要求，而且其钻探施工速度要比传统的取柱状岩心施工速度提高5-10倍，施工成本也将大大降低。根据2006年有关统计资料，反循环连续取样(心)钻探技术在澳大利亚完成钻探工作量的比例超过80%。我国在上世纪80年代中期曾开展了该项技术的研究并进行推广应用，但由于地质上是以岩屑代替传统的柱状岩心，且需使用特殊的双壁钻杆，所以推广应用受到较大阻力。

值得关注的是目前国际地质钻探承包商和矿业投资者已经提出了取心取样相结合的地质勘探新概念，并在一些国家开始应用，取得了比任何单一方法效率及地质效果都要好的结果，大幅度提高了钻进效率、降低了成本。著名的国际钻探设备制造商瑞典Atlas Copco公司已经开始推广这项综合取心(样)钻探技术。我国则没有这方面的应用研究。 2.3 液动冲击回转钻进技术

勘探技术研究所于上世纪60年代开始此项技术的研究，经过几十年的开发、改进，已经形成不同用途、多种规格的系列液动冲击器。特别是YZX127型液动潜孔锤在2006年完工的中国大陆科钻一井施工中创下了总进尺4038.88m、平均小时效率1.13m、平均回次长度6.31m的好成绩。但是在普通钻探生产条件下，由于泥浆固控系统还停留在传统的泥浆池加循环槽让岩粉自然沉淀的水平，在钻进过程中泥浆固相含量较高，导致液动潜孔锤内的零件频繁卡死，工作寿命大幅度降低，从而导致提钻频繁。在推广过程中，其优点虽为大家所认识和接受，但是实际应用却较少。 2.4 空气泡沫钻探技术

该技术是原地矿部“七五”和“八五”期间的重点科研攻关项目，由勘探技术研究所、长春地质学院和甘肃地矿局等科研院所、高校和相关生产单位联合完成。经过不同环境条件及机具试验研究总结了一套比较成熟的泡沫工艺和钻进规程。由于其后正值地质钻探工作量锐减，而此技术在初期投资、能耗和后期泡沫剂回收方面的费用都比普通钻进技术高，因此其推广应用处于停滞状态。

2.5 高精度受控定向(取心)钻探技术及岩心定向技术

受控定向钻探技术是一种可以使钻孔轨迹按照预定方向前进的特殊钻探技术，该项钻探技术还可以实现在一个主孔内钻进多个分支孔的羽状钻孔。自上世纪80年代，勘探技术研究所研究、推广应用受控定向钻探以来，该技术已成功应用于我国的盐卤矿、芒硝矿等水溶性矿产的开采领域。特别是该所承接并完成的土耳其Beypazari天然碱矿工程项目，其控制精度在0.5m以内，标志着我国的高精度受控定向钻探施工进入国际先进水平行列。在普通钻孔难以到达的勘探部位和坑道内以及陡斜矿体的勘探中，利用高精度受控定向(取心)钻探技术可以明显减少钻探工作量和施工费用。唯一遗憾的是该技术在定向造斜段无法连续取心。

岩心定向技术，是通过对孔底岩心作定向标记，从而获取带有定向标记方位角的定向岩心，对定向岩心复位测量或计算,即可求解出岩层层面或断裂面的产状。这项技术已经在石油勘探开发中广泛应用。由于地质岩心直径较小，地质钻探取心对这项技术关注热度不够。 3 解决深部找矿中的关键技术问题的对策 3.1 岩心钻探设备方面

(1) 加快全液压动力头地表岩心钻机的国产化进程和现有立轴式钻机的改进。各地质勘探部门对地表深孔钻探设备和坑道钻探设备有着迫切需求，目前国内比较先进的地表深孔地质岩心钻机处于起步阶段，一些关键部件、配件等仍需进口，因此，在岩心钻探设备上，采取技术革新与技术改进两头并举的策略。在加快全液压动力头式岩心钻机研制并将其系列化的同时，加强立轴式岩心钻机的改进。立轴式岩心钻机的改进，应在CD系列钻机的基础上加强钻机工作的可靠性及对钻探工艺的普适性。国外改进的新型立轴式岩心钻机代表性产品有俄罗斯的СКБ-

4、СКБ-5型钻机、加拿大的BBS系列钻机和日本NLC公司的NL-

55、L-44钻机等。

(2) 加快坑道钻探设备的能力、功能的提升。在危机矿山接替资源的勘探中，对某些成矿模式的地层，在现有的数百米深的地下坑道或开采区内，利用坑道钻探设备来进行深部岩心钻探工作，可以充分揭露深部地层，节约钻探费用和时间，提高勘探效率。坑道钻探设备应以提升设备能力、完善设备功能和实现机电液一体化为主要目标，并形成300-1000m范围内的完整产品体系，达到深部找矿要求。

(3) 加快先进岩心钻探设备的推广。岩心钻探设备推广应用的最终结果是实现产业化，而产业化又是降低生产成本和销售价格的有效手段，这又反过来推动着岩心钻探设备的推广应用。因此，岩心钻探设备的推广应用过程就是设备的产业化过程。目前，国内一些机构在全液压动力头式钻机的研发进展已经取得了一些成绩，例如，由勘探技术研究所2006年研制的YDX-3型全液压动力头式岩心钻机，其S75钻具的钻深能力为1000m，成本比进口钻机降低了一半以上，受到了广泛关注并已经应用到生产。另外，其1500m全液压岩心钻机和KD-600型坑道钻机也在积极地进行项目申报，争取形成系列化，推动此类钻机的产业化进程，以进一步降低成本。 3.2 岩心钻探器具及工艺方法方面

(1) 加强信息情报收集，积极开展行业间信息交流，推动学科交叉合作。回顾钻探技术发展的几十年，情报部门提供了金刚石钻进技术、定向钻进技术、冲击回转钻进技术等一系列科技信息，对国内钻探工程界有很大的启发，为在国内科技攻关立项、研发、创新、模仿或引进技术起到了重要作用[3]。在上世纪90年代，由于我国地质钻探工作量的锐减，一些先进的钻探技术在其他行业已经得到了成熟应用。钻探技术的一些新技术新方法也随着材料、机械、电子信息等学科的发展而发展。如果我们闭门造车，不仅研究成果的先进性和适用性难以保证，而且还可能重复研究，造成大量资源浪费。

(2) 加快新型基础钻具的研制和新工艺技术的完善。新型高寿命金刚石钻头、高强度深孔绳索取心钻杆、新型深孔双壁钻杆的研制是保证金刚石绳索取心钻进技术、反循环连续取样(心)钻进技术安全、经济、高效的服务于深部地质找矿工作的基础钻具，对于提高这些技术应用的可靠性、经济性有着重要作用。目前这些基础钻具有的已经由勘探所立项研究，有的正在申报立项。

空气泡沫钻进与普通泥浆钻进比较，有着节水、增加钻效、提高钻头寿命及对岩心无污染且不易堵心等优势，在深部找矿工作中，特别是在泥浆使用受限制的区域，该技术都有一定的应用前景，经过10余年的停滞，该工艺技术的成熟度相应的有所降低，做好工艺技术的完善是其推广应用的前提。

(3) 加强岩心钻探器具及工艺方法的系统化研究，增强钻探器具的功能、提高工艺方法的适应性，利用现有技术集成、整合出新。多功能、一体化，是国外钻具发展的一个方向，我国岩心钻探器具也应利用现有技术和工艺实现功能整合。例如勘探所研制的具有创新和多技术集成的“三合一”(螺杆马达+液动锤+绳索取心)钻具，并且在大陆科钻一井中成功使用，使我国的钻探技术迈上了一个新的台阶。该技术达到了国际先进水平。勘探所为解决定向造斜段不能连续取心问题正在研制的定向造斜段连续绳索取心工具及正在申报立项的中空式液动锤绳索取心工具、绳索取心与反循环连续取样结合的组合钻探技术也属于此范畴。

(4) 建立健全先进钻探设备、工艺方法的推广机制，建设利用先进钻探设备、工艺方法的钻探样板工程。在我国，深部找矿中可以利用的先进钻探技术大都起步于上世纪60-80年代，近几十年来专业科研机构已经做了大量的研究改进工作，但是目前的应用情况却仍有待加强。国外矿业公司投资的进入为这一机制的建立创造了条件，国外矿业公司在相同情况下，更倾向于利用其国内成熟的钻探技术来完成钻孔勘探，我们可以以此为契机使其成为利用先进钻探设备、工艺方法的示范，供相关科研机构、技术部门学习、交流、探讨，加快先进钻探技术的消化吸收和推广应用。

(5) 注重钻探从业人员的培训工作，提高钻探人员的素质。深部找矿的设备和仪器更加精密，操作更加自动化。没有高素质的从业人员保障，不仅不利于新技术的推广应用，而且也很难保证高质量的完成深部找矿的钻探工作。 4 结论

深部找矿中的关键技术问题，归根结底是新深度、新要求与研发新技术、新设备器具间的矛盾、已有技术成果与推广应用间的矛盾、先进技术与旧有观念之间的矛盾、技术的先进性与经济的可行性之间的矛盾，技术需求与信息滞后之间的矛盾。要解决这些问题，我们必须通过体制的创新、人员的培养、培训，利用现有先进技术来满足深部找矿的需要，建立一批示范工程来推动先进钻探技术的应用。深部找矿对地质钻探技术提出了更高的要求，同时也为地质钻探技术的发展创造了条件。我国的一批钻探技术专业研究院所在过去的几十年中取得了一些成绩，在深部找矿的地质钻探过程中应一如既往的起到科技排头兵的作用，推动地质钻探技术的发展。

第五篇：探析工程地质钻探技术

摘要：工程地质钻孔的直径应根据工程要求、地质条件再结合钻探方法、钻探设备予以综合确定。为了划分地层而进行的钻孔，钻孔直径一般不宜小于33mm;为采取原状土样而进行的钻孔，孔径大小不宜小于108mm;为采取岩芯试样的钻孔，对于软质岩石其直径不宜小于108mm，对于硬质岩石其直径不宜小于89mm。常见的钻探方法有很多种，根据破碎岩土的方法可分为：冲击钻探、回转钻探、冲击回转钻探、振动钻探等。常用的地质钻探设备主要包括动力机、钻机、泥浆泵、钻杆和钻头等。本文就根据自身工作经验，针对地质钻探技术的相关要点进行详细阐述。 关键词：地质钻探;钻进技术;钻孔 1 地质钻探技术设备现状

钻探技术设备是钻孔工程中的关键组成部分，它随着钻探工艺和钻探方法的发展而变化，同时它也直接影响着钻探技术水平的进步。地质钻探设备是指直接用于钻探施工中的机械设备，主要包括动力机、钻机、泥浆泵等，其中最重要的部分，也是核心部分为钻机。这里主要对钻机现状进行阐述。

1.1 全液压动力头岩芯钻机

全液压动力头岩芯钻机现已成为国外钻探工程中的主流钻机机型，而且已经形成完整的规模，其具有如下结构特点：液压动力头式回转机构、无级调速模式、长行程的给进系统、机械化自动化程度高、液压绞车式提升系统、配套器具齐全、在钻孔中能做较大范围角度调整的桅杆机构等特点。

1.2 新型中深孔钻机

新型中深孔钻机多为多功能钻机。随着复合钻探技术的进步，即金刚石岩芯钻探、空气反循环连续取样钻探、空气潜行锤取样钻探等钻进工艺的广泛使用，适用该复合钻进的多功能钻机得到了飞速发展。

1.3 自动化、智能化钻机

自动化、智能化钻机在欧美地区已经成熟使用。一些新型的钻机系列早已实现全自动化，如典型适合金刚石钻进的高转速低扭矩钻机适用于地表或巷道内工作。更有一系列的钻机真正实现了机台单人操作。 1.4 国内钻探设备

目前，国内地质钻探设备的主力机型仍为立轴式岩芯钻机，同时，全液压动力头岩芯钻机正在快速地增长中。而对于深部矿山区的钻探工程，国产的坑道钻机得到广泛使用，其也得到了大规模地发展。在煤气层钻探中所采用的煤层气钻机大多采用水源钻机、物探钻机或进口钻机，这也使得国内的煤层气钻机能有个广阔的市场。 2 地质钻探技术

地下钻探技术是向地质体钻孔并破碎孔底岩石的方法及钻进工艺的综合。根据不同的钻进目的，我们可以采取不同的钻进方式和钻探设备，从而形成各种不同钻探方法。在钻进的过程中，原始机械的方法进行岩石的破碎现在仍然被采用。

根据不同的外力的作用方式，可将现钻探方法分为冲击式钻探、回转式钻探、冲击回转式钻探和振动式钻探，个别特殊地层条件下喷射式钻探也常常被采用。如果根据钻探切削工具的不同又可将钻探方法分为钢粒钻探、硬质合金钻探和金刚石钻探。根据钻探的目的和作用不同可分为水文地质钻探、固体矿产钻探、工程地质钻探、地热钻探、砂矿床钻探、石油天然气钻探、科学(超深孔)钻探和地表取样钻探等。如按所用冲洗液和循环方式又可分为泥浆钻探、清水钻探、空气钻探、正循环钻探以及反循环钻探等。按钻探区域的不同又可分为极地钻探、陆地钻探、水域钻探以及月面钻探等。除此之外，还有一些高效的钻探方法如热力法、熔融法和化学方法等，但这些方法因为成本高、技术难度大而未得到广泛适用。其中热力法包括高频电流钻、火焰喷射钻、微波钻等，熔融法包含等离子钻、电热钻、激光钻等，而化学方法常用的是利用化学试剂将岩石进行破碎。 2.1 冲击式钻探

冲击式钻进是始创于中国的一种古老的钻井方法，早在11世纪传入西方，目前在中国和国外都还在广泛适用。其钻进原理在于使用钢丝绳或钻杆相连用一字型或十字形钻头，上下运动冲击岩石，同时捞出岩屑和岩粉，形成钻孔。

影响冲击钻进的速度主要是冲击频率、冲击功、冲击方式及传递三要数。冲击频率对钻进速度的影响根据冲击的频率不同，可将其分为4类：低频、中频、高频和超高频。冲击频率与钻进效率是成正比的，但当冲击频率达到某一定值后，这个比例关系就不再存在，相反而有所下降。这是因为单位时间内的重复次数多，孔内的岩屑来不及排出，沉积在钻头部位起到一个缓冲的作用。另外，冲击频率大，必然冲击时间过短，导致冲击功对于岩石的作用时间不够长，破岩不够完全而达不到高效率的体积破碎。冲击功大小对钻进速度有着最直接的影响。研究表明：在钻头直径固定时，不同的冲击功破碎的单位体积岩石所需的冲击功是不同的，而且数值相差很大，这就说明了冲击功在冲击式钻进中的地位。

冲击方式及传递对钻进速度的影响按振动源不同可分为机械式、气(液)动式和电磁式3种类型。其中重点介绍机械式冲击钻，机械式也称为机械惯性式。这种利用凸轮的旋转产生冲击力的冲击方式的最大特点就是结构简单、制造容易、振动力大，但同时其结构特点也限制了在水平孔钻进中的应用。 2.2 回转式钻探

回转式钻进是当前用的最普通的钻进方法，这是利用钻具的回转运动破碎岩层而成孔的一种钻进方法。钻机分为大、小锅锥钻机，正、反循环转盘式钻机，液压动力头式钻机，潜孔振动回转式钻机等。相对简单的回转钻机只有简单的钻进装置，完善结构的回转式钻机除了具备钻进装置外还具有循环洗井装置。回转钻机中的另一种转盘式水井钻机的钻具包括钻杆和钻头。回转速度视钻机而异，如石油钻机在一般情况下最高为160r/min，金刚石钻机最高可达到2400r/min。常用的钻杆的名义直径有60、7

3、89和114mm等4种，钻头分全面钻进用钻头和环状钻进用钻头2大类。

大、小锅锥利用其锅锥形钻具旋转切削土层，两者都可由人力或动力驱动。旋转过程中切下的土屑或岩屑掉落到锅内，随后提升到地面倒出。其结构简单工效低，只能用于一般的土层或软质岩层地层条件。正、反循环泥浆洗井转盘式钻机由塔架、卷扬机、转盘、钻具、泥浆泵、水龙头和电动机等组成。作业时，动力机提供的扭矩通过传动装置驱动转盘，由主动钻杆带动钻头旋转破碎岩层。泥浆通过泥浆泵注入钻杆与孔壁之间的环形区域起到润滑钻杆和冷却钻头的作用。

2.3 冲击回转式钻探

冲击回转式钻进是指用冲击和回转2种方式同时破碎岩石的钻探方式。作业时，以钻杆带动钻头低转速回转，在轴向钻头的压力下，再利用通过钻杆中心的液体或气体产生的冲击力，以冲击和回转2种方式破碎岩石，充分发挥冲击和回转切削2种作用来形成钻孔或采取岩芯。这种方法起源于19世纪的欧洲，1958年才被中国地质部所重视而开始研究，20世纪70年代发展较快。冲击回转式钻进的优点在于其能大大提高硬质层转速和回转进尺长度，降低钻孔弯曲程度，明显降低工程成本。冲击回转钻探通常采用以下2种冲击器实现，一种是利用钻孔中冲洗液能量驱动的冲击器来实现，称液动冲击回转钻探;另一种则利用压缩空气驱动的风动冲击器实现，称气动冲击回转钻探。

液动冲击回转钻探系统是有泥浆泵将冲洗液注入冲击器驱动液动锤来产生动力对岩芯管和钻头进行冲击，钻杆则有钻机提供扭矩回转并同时对钻头施压。这种钻探方法也常与绳索取芯钻具相结合，被称为绳索取芯式液动冲击回转钻探。液动冲击器是冲击回转钻探中的关键组成部分。液动冲击回转钻探适用于地质岩芯钻探、工程地质钻探等，而且适合反循环钻探和深孔钻探中。 2.4 振动式钻探

振动式钻进过程中利用振动器带动钻杆和碎岩工具产生周期性振动力。它除利用地表振动器和钻具对地层产生垂直静载外，还有钻具上下振动产生的高频冲击振动所产生的动载，对岩层周围或土层产生振动。在高频的振动下，岩层或土层的强度下降，岩层和土层在钻具和振动器自重和振动力的联合作用下，使钻头钻进岩土层，从而实现钻进的过程。

振动钻进常采用机械式双轮双轴振动器，其采用双轴水平布置外，还可以上下平行布置。这样布置后不仅可以产生垂直振动，还可以产生横向振动。此外，还有单轴单轮振动器和单轴双轮振动器等布置方式。常用的振动器有无簧式和有簧式2类。其中有簧式振动锤由电动机、振动器、弹簧、冲头、砧子和接头组成。其特点是振动其与钻具分开，这样既可振动钻进，又可进行冲击振动钻进。

另外喷射式钻探技术是利用钻孔冲洗液流经钻头喷嘴所形成的高压高能射流充分地清洗孔底的钻屑，使钻屑免于重复削切，并与机械作用联合破碎孔底岩石，达到提高机械转速的一种钻进技术。 4 结束语

随着科学技术的进步和国民经济的快速发展，钻探工程在地质勘探、矿物开采等很多领域的应用将会日益增大，并且与其他尖端的科技将会结合应用，如地壳科学深钻等。科学的不断发展在一定程度上为钻探工程提供了一个更为广阔的应用前景，同时也给钻探工程带来了紧迫感。钻探技术的发展进步可能对整个地质学理论带来挑战，从而促使资源、新材料以及地质灾害的防治提供更为全面、准确的数据。