钻探工程及其发展趋势

1.钻探工程简介

钻探工程是通过机械回转或冲击，利用机械碎岩方式向地下岩层钻进的一种地质勘查方法，它主要应用于以下几个方面：

1）在地球物理勘探或经过地质预测而确定的可能含煤区域，必须依靠钻探工程进行验证、揭露和圈定。

2）表土覆盖层极厚的掩盖地区或老矿区的深部，由于采用坑探方式工程量大、成本高，钻探就成为揭露煤田深部地下地质情况的主要勘探及验证手段。

3）含煤地层赋存于地表水体下、或表土覆盖虽然很薄但含水较多的半沼泽地区，由于安全问题的制约通常不能使用坑探工程，其他手段的应用也受到限制，钻探工程几乎成为唯一可用手段。

钻探工程与其他勘查工程相比较，具有以下优点：

1）获取的地质资料可靠性大、准确度高、直观、全面。

2）钻探机械及其配套设备技术的提高，以及大量出现的车载钻机，为地质勘探广泛采用钻探工程创造了有利条件。

3）绳索取心工具的采用，不仅保持煤心、岩心的完好性，提高了取心率，同时大大缩短了取心时间，提高了钻探效率。

但同时，钻探工程也具有显著缺点，如：只能获取一个孤立点的地质资料，该点的地质资料在该区域是否具有代表性无法确定；对煤层的赋存状态不能直接进行全面连续观测；钻孔之间盲区的地质构造或地层界线的延伸具有不确定性；设备较重，施工技术复杂，尤其在中、高山地区施工困难。

在勘探设计时，应充分考虑以较少的工作量获得尽可能多的地质信息，尽量做到一孔多用，提高经济效益，即施工一个钻孔同时达到两个或多个地质目的。

2.钻探工程发展趋势

综合钻探技术的应用将成为我国地质钻探技术的一个新的发展阶段。综合钻探技术是指一个矿区、一项工程作业区或单个钻孔，针对实际地质情况，在已有技术的基础上，合理选用或组合运用一种或多种钻探方法，以获得最佳的技术及经济成果。它是一个技术体系，是未来钻探技术的发展方向。

国外运用综合钻探技术进行科学性施工，有许多成功的范例：澳大利亚在找矿勘探过程中，采用的方法是，先在较大范围内运用螺旋钻进行化学钻探取样，然后在重点地段用潜孔冲击钻钻探到基岩，最后在比较有希望的位置进行布孔，打金刚石岩心钻，取得了十分显著的效果。相对来讲，以现有的技术，发展综合钻探技术已有一定的基础。

1）对不同的岩石及施工条件，已有各种有针对性的高效钻探方法。在取心钻进、定向钻进、坑道内钻井、以及深孔坚硬地层钻进等情况，可采用金刚石钻进的方法；在中硬和坚硬地层中钻进垂直较短的岩孔时，可采用冲击回转式机械成孔方法；在软土层可采用螺旋钻、振动钻、机械工静力成孔、偏心套管钻进的方法。

2）钻头、钻具、钻机取得新的进展。传统的高性能钻头、钻具研制技术已经成熟；高寿命的聚晶金刚石复合片PDC钻头、高强度的轻质合金钻杆以及绳索取心钻杆、双壁钻杆、多级伸缩式钻杆技术已在工程施工中成功运用。适应特种地质情况的各种钻机在高效节能、自动化操作、高质量钻进、可靠性施工等方面取得更大的进展，特别是在设备的大型化、智能化、满足施工现场特殊性方面（如海洋钻探、冻土钻探、科学钻探等），设备开发与施工工艺结合更加紧密。

3）各种减少进尺量而达到同一勘探目的的钻探方法已有很大进展。如采用上部孔段***用，从深孔部分打分钻进孔的分枝钻进技术、复杂地形的定向钻进技术和定方向钻进技术、矿山坑内钻进技术的应用，使新的地质工程钻探技术得以发展。

同样，在上述技术的基础上，钻探技术在以下几方面将有更大的进展：

1）传统的地质钻探。陆地固体矿产资源尤其是紧缺稀有矿产、石油、核能、地热等资源，在新世纪都将不断开发，特别是向勘探程度低、自然条件差的边远地区和地层的深部进行。

2）与基础建设相关的岩土钻掘。今后几十年，我国仍处于基础建设开发阶段，各项基础设施建设的工程量不断增加，与地质钻探技术相应的工程勘探、工程施工，以及非开挖技术将有更大的应用价值，并将形成我国经济发展的支柱产业。

3）海洋开发。海洋开发是我国高技术发展的一个重要方向，海洋钻探技术是战略必争的深海矿产资源及科学研究的基础。

4）西部建设。大西部的开发，极地、高山、冰川、沙漠、冻土等地质条件，向钻探技术提出了新的任务。