工程地质钻探的钻进技术浅析

摘 要：当前我国的地质工程钻探技术在不断的发展，钻探中，钻进施工是一个非常重要的步骤，进行这项工作最为重要的一个目的就是获得更加全面的地质资料，同时坏要对岩土层中的各种物理和化学参数加以研究，钻进的方法是多种多样的，我们需要按照其工程的具体情况选择合适的钻进技术。本文主要分析了工程地质钻探的钻进技术，以供参考和借鉴。

关键词：工程地质；钻进技术；钻进应用

工程地质钻探通常被使用在多种工程的勘察当中，对工程地质情况进行全面的观察，最为基础的一个工程就是钻进取样，在钻进取样之后就可以获得更加全面的地质资料以及建筑的多项参数，这为建筑施工科学规划提供了非常好的条件，防止由于地震灾害出现地质灾害出现的更为严重的损失。

1 地质钻探技术

地质钻探技术是一种向地层当中钻孔同时将孔底的岩石打碎和钻进方法的总称，按照不同的钻探目的，我们在实际的工作中可以选择不同的钻进方法。在钻进工程建设的过程中，我们通常会采用机械的形式对岩石进行破碎处理。按照外力作用的具体形式，我们可以将其分为冲击是钻探、回转式钻探、冲击回转式钻探、振动式钻探会被喷射式钻探等等。如果采取的是钻探切削工具对其进行分类，我们通常可以将其分为：钢粒钻探、硬质合金钻探以及金刚石钻探；按所用冲洗液和循环方式可分为泥浆钻探、清水钻探、空气钻探、正循环钻探、反循环钻探等；按钻探区域不同可分为极地钻探、陆地钻探、水域钻探以及月面钻探等；按钻探目的和作用不同可分为水文地质钻探、同体矿产钻探、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。除此之外，一些效率高的钻探方法如热力法（如高频电流钻、火焰喷射钻、微波钻）、熔融法（如等离子钻、电热钻、激光钻等）、化学方法（利用化学反应破碎岩石）等，但是由于技术难度大、成本过高还未在钻探中广为应用。

1.1 冲击式钻探

这种方式是我国发明的一种钻进的方式，是在11世纪的时候传播到其他国家的，当前在我国和国外都得到了较为广泛的应用。这种方法的原理就是采用钢丝绳或者是钻杆相连采用一字型或者是十字型的钻头，通过位置的上下移动来对岩石造成一定的冲击，之后还要捞出岩屑和岩粉，之后就达到了成孔的目的。

1.2 回转式钻进

这种方式是当前应用最为普遍和广泛的方法，这种方法钻进的原理就是要靠钻具的回转涌动来对岩层造成一定的破坏作用，最终达到成孔的目的。如果是比较简易的回转式钻机只有一个钻进装置，而在对结构进行了一定的改进和完善之后，钻机当中有钻进装置和循环洗井装置，转盘式水景钻机的钻具主要有两部分组成，一个是钻杆，一个是钻头。

1.3 冲击回转式钻进

这种方法通常就是用冲击和回转两种不同的方式一起对岩石起到破碎的作用。而具体说来，它通常就设计采用回转的钻杆柱下端以及取芯钻具中间安装一个潜孔冲击器，这样也就使得冲击脉冲、轴向钻头压力以及钻杆回转扭矩一起作用到钻头上面，这样一来也就实现了钻进和取芯操作。这种钻探的方式起源于十九世纪的欧洲，在我国，这种技术在上世纪70年代得到了非常迅速的发展，这种技术在应用的过程中存在着诸多的优势，一方面它能够提高钻速，延长钻进的长度，另一方面也能够十分有效的减少钻孔弯曲的水平，这样也使得钻探的成本显著的降低。冲击回转钻探一般采用两种工具，一种是采用钻孔冲洗液能量驱动的冲击器来实现最终的目的，另外一种就是采用压缩空气驱动的风动冲击器开实现其功能的。

1.4 振动式钻进

采用振动器使钻杆和碎岩的工具产生一定的振动，这种振动是具有一定周期性特征的，这样也就使得周围的岩层或者是土壤也产生一定的振动。因为其振动的频率相对比较高，岩层和土壤的稳定性并不是很高，在钻具和振动器自重和振动力的影响之下，钻头会直接延伸到岩土层，这样就达成了钻进的目的。

2 钻进技术及其应用

2.1 钻进技术的分类

2.1.1 浅钻。如果出现了比较明显的涌水现象时，通常我们用浅钻的方式来替代浅井的功能。浅钻通常就是对埋藏深度并不是很大的矿床近地表的一些矿体，同时我们也可以用其来代替浇井，浅钻也是多种多样的，通常人们会将其安装在汽车上，浅钻方式不需要非常高的费用投入，为搬运提供了诸多的便利，但是它之适合使用在硬度比较小的岩层钻进当中。

2.1.2 岩心钻。在对矿床进行勘探的过程中，岩心钻作为一个重要的工程手段可以用来了解矿体深部地质情的。不论在高原或者是平地，也不论矿产种类或者矿床的复杂程度怎么样，只要是想了解矿床规模、矿体的延伸情况以及寻矿探矿时，一般多用岩心钻。通过钻机在钻进的过程中所采取的岩心及岩粉，可详细地研究被钻孔所穿过的岩石以及矿床的地质构造，并可计算出矿石的质量。总岩心采取率一般不应小于60%～70%。当矿体倾角较小时，一般采用垂直钻孔；矿体倾角较大时，则采用倾斜钻孔；在某些情况下，在施工允许的弯曲范围内，也打随钻进逐渐加深而使钻孔倾角规律性地变化，按设计的角度来穿过矿体的定向钻。

2.1.3 地下钻。通常我们将水平坑道中打入的岩芯钻叫做地下钻，其还有一个名字叫做坑内钻。这种钻探的方式对很多工程来讲都是十分奏效的，特别是对矿体储量相对较多，岩体生产状况比较复杂的勘探工作中，和其他的方法相比，这种方法具有更强的时效性和经济性。

2.2 钻进技术应用

（1）获取全面的地下地质体资料，这一过程包括从钻孔取取出岩心、矿心、岩屑甚至液、气态样品，有时还需从孔壁补充提取及侧避岩体矿样；（2）作为人工通道观测地下水文地质活动状态；（3）作为测量地球物理信息的

通道，获取岩矿层各种地球物理信息；（4）有的钻孔可勘探与开采相结合，开采地下水、地热能、油气资源等。

钻探工程已经广泛运用于国民经济诸多部门，按用途钻进可分为以下六类：（1）地质普查或勘探钻进，用于了解水文地质构造、寻找矿床或者探明已发现矿产储量；（2）水文地质钻进，勘察地下水文地质的基本情况；（3）水井，为工业、农业、日常生活及国防建设而开发利用或者补给地下水资源，并且可以补充已有的水文地质资料；（4）石油钻井，勘查和开发利用石油、天然气资源；（5）地热钻孔，勘探和开发利用地热能；（6）矿床开采或隧道开挖等工程的辅助钻孔，用于通风、排水、运输、通讯、安装管线、爆破、取样、灌浆辅助施工等。

结束语

当前我国的科技和经济发展水平都有了十分显著的提升，钻探工程在很多领域都得到了非常好的应用，此外和其他高新技术也有了更加紧密的联系，这为我国的钻进工程也提供了更好的发展空间，为我国地质灾害的防治创造了非常好的条件。

参考文献

[1]胡汉月，向军文，刘海翔，陈剑垚.SmartMag定向中靶系统工业试验研究[J].探矿工程（岩土钻掘工程），2010（4）.

[2]王汉宝，刘秀美，梁健.DR-150型全液压履带取样钻机的研究[J].探矿工程（岩土钻掘工程），2010（1）.

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