所屬欄目:礦業(yè)論文 發(fā)布日期:2011-01-29 06:41 熱度:
提要:如今,舉世面臨人口、資源和環(huán)境問題,對(duì)中國(guó)來說更為嚴(yán)峻。緩解的重要途徑之一是要加強(qiáng)包括大陸科學(xué)鉆探在內(nèi)的地質(zhì)勘探工作。地質(zhì)鉆探任務(wù)更為艱巨,領(lǐng)域?qū)拸V。中國(guó)是聞名于世的古代鉆探發(fā)源地,如今正向現(xiàn)代化鉆探技術(shù)邁進(jìn),但對(duì)比發(fā)達(dá)國(guó)家水平,各方面依然有明顯差距,有待迎頭趕上。關(guān)鍵在于重視吸取國(guó)內(nèi)外成功經(jīng)驗(yàn),挖掘潛力,研制開發(fā)新的鉆探技術(shù)工藝和鉆探方法,發(fā)揮群體智慧與力量,不斷改革、開拓、創(chuàng)新、進(jìn)取,把我國(guó)地質(zhì)鉆探技術(shù)推向更新、更高的水平。
關(guān)健詞:巖土工程勘察,技術(shù)發(fā)展
一鉆探應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展
1.1.1地下水資源勘采
中國(guó)人均占有水資源量?jī)H為全世界平均數(shù)的1/4,且時(shí)空分布不均,許多地區(qū)和城市缺水。勘采地下水資源任務(wù)持續(xù)不衰。與其有關(guān)的還有礦泉井、地?zé)峋突毓嗑取閲?guó)家地下水水資源評(píng)價(jià)和開采利用提供了寶貴的勘探資料等。中國(guó)先后在海外20多個(gè)國(guó)家承包水井工程。
1.1.2地質(zhì)災(zāi)害防治與環(huán)境工程
沿江河和山區(qū)的交通和城鎮(zhèn)常受到塌方、泥石流災(zāi)害威脅和若干大城市發(fā)生地面沉降、地下水污染及沿海地帶海水入侵,還有若干地震頻發(fā)區(qū)等產(chǎn)生不良地質(zhì)災(zāi)害。近年來已通過鉆探方法作了較大范圍的地質(zhì)災(zāi)害防治工程。包括抗滑、支擋、地面沉降觀測(cè)、污水處理和地震監(jiān)測(cè)工程等,為各地方政府地質(zhì)災(zāi)害防治提供了所需的巖土工程設(shè)計(jì)和整治方案。
1.1.3巖土工程地質(zhì)勘察
巖土工程地質(zhì)勘察是各項(xiàng)建筑工程規(guī)劃與建設(shè)的先行軍。尤其是近一二十年來城市交通、水電、工礦、環(huán)境與國(guó)防工程建設(shè)等高速發(fā)展,從改革開放至今國(guó)家加大了基礎(chǔ)設(shè)施等建設(shè),投資巨大。為取得各項(xiàng)巖土工程設(shè)計(jì)所需參數(shù),以便經(jīng)濟(jì)、合理、安全地進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì),均需要進(jìn)行巖土工程地質(zhì)勘察工作。
1.1.4工程基礎(chǔ)施工與處理
指的是用鉆探方法施工各類注漿、樁基、錨固和防滲隔水工程等,對(duì)軟弱地基及地災(zāi)進(jìn)行加固治理。全國(guó)有上萬(wàn)家這類基礎(chǔ)工程公司,活躍在全國(guó)各類建設(shè)工地。
1.1.5地質(zhì)礦產(chǎn)勘查
新中國(guó)成立到90年代,我國(guó)地質(zhì)鉆探首先是圍繞地質(zhì)找礦發(fā)展的。鉆探能源有礦產(chǎn)、各類金屬、稀貴金屬、非金屬礦、化工原料、建筑材料等。投入鉆探工作量以億米計(jì),為增強(qiáng)國(guó)力、保障建設(shè)與促進(jìn)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展作出了巨大貢獻(xiàn)。國(guó)家已有大型礦山9000余座,集體有礦山幾十萬(wàn)余座。依托礦山建成了幾百個(gè)新興城市。與自然和諧共生。
除上述以外,還有考古鉆探鉆孔采礦(如溶鹽采鹵)等都需要采取各種鉆探技術(shù)工藝。
二先進(jìn)鉆探工藝
2.2.1多工藝空氣鉆進(jìn)
包括在干早缺水地區(qū)用空氣或泡沫作循環(huán)介質(zhì)鉆進(jìn)充氣或泡沫泥漿鉆進(jìn)氣舉反循環(huán)鉆進(jìn)雙壁鉆桿反循環(huán)中取樣(心)鉆進(jìn)空氣潛孔錘鉆進(jìn),含常規(guī)潛孔錘、貫通式反循環(huán)潛孔錘、取心鉆進(jìn)潛孔錘、潛孔錘跟管鉆進(jìn)等。潛孔錘鉆進(jìn)在我國(guó)金礦勘查、水井、錨桿孔和基樁孔以及非開挖鋪設(shè)管線施工中效益十分顯著。
2.2.2定向鉆進(jìn)
早期利用地層自然規(guī)律和簡(jiǎn)易偏斜楔打初級(jí)定向孔,80年代中期開始用液動(dòng)螺桿鉆(PDM)施工精密定向孔、分枝孔、多孔底全方位分枝孔以及90年代施工的采鹵對(duì)接孔。定向鉆進(jìn)除用于礦產(chǎn)勘查外,還用于水井、地?zé)峋涂觾?nèi)鉆探施工。
2.2.3液動(dòng)錘鉆進(jìn)亦稱液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)。
60年代開始研究試驗(yàn),80年代推廣應(yīng)用在硬巖層中能有效提高鉆進(jìn)速度,對(duì)防止孔斜有良好效果。液動(dòng)錘直徑35mm至150mm,用于地表孔和坑內(nèi)勘查孔。將液動(dòng)錘與繩索取心相結(jié)合的鉆進(jìn)方法亦已推廣應(yīng)用,兼有兩者優(yōu)點(diǎn)。此外,還研制了不提鉆換鉆頭鉆具。
2.2.4繩索取心鉆進(jìn)
于70年代中期開始研究推廣,應(yīng)用于包括地表和坑內(nèi)的地質(zhì)勘查鉆孔。鉆桿成功采用摩擦焊、等離子焊接接頭和國(guó)產(chǎn)含錳、鑰、釩、欽、硼等元素的650N級(jí)的高強(qiáng)度低合金鋼管,最深鉆孔達(dá)2503m,大幅度提高了鉆探速度與取心質(zhì)量。
2.2.5金剛石鉆進(jìn)
中國(guó)60年代初開始研究金剛石鉆進(jìn),70年代中期開始大面積推廣。目前鉆頭品種含人造金剛石孕鑲鉆頭(最大量的)、聚晶(PCD)鉆頭(圓柱形和三角形聚晶)、復(fù)合片(PDC)二鉆頭和天然金剛石表鑲鉆頭等。中國(guó)60年代初研制成功人造金剛石,現(xiàn)具備年產(chǎn)1.75億ct(1ct=0.2g)生產(chǎn)能力。能批量生產(chǎn)聚晶體和復(fù)合片,并掌握了“卡邦”金剛石的合成工藝。鉆頭制造工藝除通用的浸漬法、熱壓法外,還有低溫電鍍和真空燒結(jié)法。孕鑲金剛石在胎體中均布,是我國(guó)冶金部門鉆頭制造技術(shù)的一項(xiàng)突破。
除上述之外,還開發(fā)了震動(dòng)鉆進(jìn)、沖擊反循環(huán)鉆進(jìn)、水力噴射定向鉆進(jìn)(用于鋪設(shè)地下管線)以及人工鈉土和固體磺化瀝青等,都取得了良好效果。
三鉆探設(shè)備的開發(fā)
50年代初至60年代中期我國(guó)鉆探設(shè)備基本靠引進(jìn)和仿制嗣后開始自行設(shè)計(jì)生產(chǎn)鉆機(jī)。現(xiàn)在各種規(guī)格用途的鉆機(jī)逐漸形成系列。如固體礦產(chǎn)巖心鉆機(jī)、坑內(nèi)鉆機(jī)、工程地質(zhì)鉆機(jī)、水文水井鉆機(jī)、砂礦鉆機(jī)、基樁大口徑鉆機(jī)、礦山豎井鉆機(jī)、物探震源孔鉆機(jī)、錨固孔鉆機(jī)、注漿與旋噴用鉆機(jī)、工程安裝薄壁鉆機(jī)、淺孔取樣鉆機(jī)、水平孔鉆機(jī)、水域施工鉆機(jī)等以及和主機(jī)配套的泵和動(dòng)力設(shè)備、測(cè)井儀器等。具有現(xiàn)代先進(jìn)水平的有液動(dòng)或電動(dòng)頂驅(qū)式鉆機(jī)不停鉆倒桿雙液壓卡盤鉆機(jī),雙動(dòng)力頭跟套管鉆機(jī)、實(shí)鉆微機(jī)智能監(jiān)控系統(tǒng)和壓電陀螺鉆井測(cè)斜儀等。
四生產(chǎn)水平的提高
排除社會(huì)影響,正常情況下總的鉆探生產(chǎn)水平影響因素是鉆進(jìn)工藝方法、技術(shù)裝備、操作人員素質(zhì)和經(jīng)營(yíng)管理制度等。就全國(guó)地質(zhì)鉆探平均水平看,1950年至1995年的45年期間,伴隨鉆探工藝方法與技術(shù)裝備等進(jìn)步,生產(chǎn)水平呈逐步提高趨勢(shì)(附圖)
年份
1950-1995年全國(guó)地質(zhì)鉆探生產(chǎn)水平增長(zhǎng)情況
A一鐵砂、硬質(zhì)合金鉆進(jìn)手把式鉆機(jī)為主;B一鐵砂、鋼粒、硬質(zhì)合金鉆進(jìn),手把鉆機(jī)液壓立軸式鉆機(jī);C一鑰粒、金剛石鉆進(jìn)為主,開始用繩家取心和液動(dòng)錘,大量用液壓鉆機(jī);D一推廣繩索取心液動(dòng)錘、低密度鉆井液,多數(shù)用液壓鉆機(jī);E一鞏固提高繩素取心、液動(dòng)錘鉆進(jìn),開始用多工藝空氣鉆進(jìn)。
五結(jié)束語(yǔ)
表現(xiàn)在鉆探應(yīng)用領(lǐng)域、工藝方法和技術(shù)裝備諸多方面,不少具有當(dāng)代世界水平,或?qū)儆讵?dú)創(chuàng),綜合反映在鉆探生產(chǎn)水平鉆探技術(shù)工藝和鉆探方法的提高。我國(guó)有地質(zhì)鉆探的部門如地礦、冶金、煤炭、有色、核工業(yè)、化工、黃金等,由于存在著包括管理和施工條件等的差異,生產(chǎn)水平高低不一。即使在一個(gè)部門或不同勘探區(qū)亦不相同。數(shù)十年來廣大探礦職工長(zhǎng)年為新的能源開發(fā)而奮戰(zhàn),鉆探生產(chǎn)指標(biāo)節(jié)節(jié)上升,創(chuàng)造了許多值得追憶的以局、隊(duì)為單位的月進(jìn)尺千米以上的生產(chǎn)高產(chǎn)記錄。溫故知新,若干經(jīng)驗(yàn)如今仍有現(xiàn)實(shí)意義。
參考文獻(xiàn)
[1]趙鵬大.非傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源研究;可持續(xù)發(fā)展的重要課題,中國(guó)地質(zhì),2001,(5)
[2]蔣承菘.21世紀(jì)地質(zhì)工作的若干思考,中國(guó)地質(zhì),2007,(7)
文章標(biāo)題:淺談地質(zhì)鉆探技術(shù)的發(fā)展
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