固體礦產(chǎn)鉆探工作總結(jié)

1、精品文檔 固體礦產(chǎn)鉆探工作總結(jié) 固體礦產(chǎn)鉆探技術(shù)的現(xiàn)狀和展望本世紀(jì)特別是 50 年代以來，鉆探技術(shù)取得了突飛猛進的 發(fā)展。我國的地質(zhì)鉆探經(jīng)過初建 （19491952年）、生產(chǎn)大發(fā) 展（19531960年）、提高與持續(xù)發(fā)展（19611978年）、現(xiàn) 代鉆探生產(chǎn)體系的建立 （19791990）這 4個階段后，其技術(shù) 水平總體上已接近并部分達到國際水平， 有些還達到國際先 進或領(lǐng)先水平。1 國際鉆探市場現(xiàn)狀80 年代中后期以來， 國際上固體礦產(chǎn)地質(zhì)鉆探總體上處于 低潮期， 大多數(shù)國家的地質(zhì)巖心鉆探工作量呈大幅度下降態(tài) 勢。例如1978年，中國的巖心鉆探在創(chuàng)下1569.7萬m的年工作量（地礦系統(tǒng)為54

2、4.27萬m）后，一直處于下滑趨勢， 1986年低于1000萬m, 1994年僅為340萬m（地礦部計劃內(nèi) 工作量僅為26.9萬m）,處于谷底。1988年，前蘇聯(lián)固體礦 產(chǎn)方面的鉆探工作量為2550萬m在創(chuàng)下這一歷史最高紀(jì)錄后，也隨之下滑， 在 1989 和 1990 年度， 每年降低 300 萬 m， 1996年只有173.5萬m歐洲及北美地區(qū)的情況也如此。但 與地質(zhì)巖心鉆探業(yè)全球性不太景氣形成反差的是， 此期間澳 大利亞、 南非及非洲部分地區(qū)和南美的鉆探業(yè)幾乎是處于鼎 盛時期。澳大利亞礦山鉆探在1993 1994 年度創(chuàng)下了 950萬m的新紀(jì)錄。南美國家若干年來采取對外開放政策，制定新的采

3、礦投資法，以刺激鉆探工業(yè)的發(fā)展：智利 1993 年的 鉆探工作量達到歷史最高水平， 1997 年，外國在智利的礦業(yè) 投資額為 16.27 億美元， 1998 年，盡管受到亞洲金融危機的 沖擊和國際金屬價格下跌的影響， 外國在智利的礦業(yè)投資仍 保持增長勢頭， 預(yù)計 1998 年達到 18 億美元； 巴西預(yù)計 1998 年地質(zhì)鉆探工作量比 1997 年提高 20%。南非的金礦勘探， 1990年用于鉆進孔深 18004500m的鉆機在150臺以上，雖 然到了 1993 年只有 25 臺在野外工作， 但其以淺礦開采為主 的賤金屬礦產(chǎn)鉆探卻在增加， 有數(shù)千臺金剛石鉆機在坑道內(nèi) 工作。非洲的津巴布韋和加納

4、等國的鉆探工作量也在大幅度 增加中。2 國際上固體礦產(chǎn)鉆探技術(shù)的一些進展90 年代以來，鉆探工作除越來越多地應(yīng)用于非傳統(tǒng)領(lǐng)域 外，已在一些地區(qū)呈現(xiàn)復(fù)蘇現(xiàn)象。盡管由于各種原因，世界 鉆探業(yè)在固體礦產(chǎn)鉆探方面總體上仍不很景氣。 但對于礦產(chǎn) 資源豐富的國家，許多礦產(chǎn)資源一直未被開發(fā)。而對于一些 鉆探技術(shù)較發(fā)達的國家也想憑借其技術(shù)和設(shè)備優(yōu)勢進入礦 產(chǎn)資源豐富國家的市場。 因而固體礦產(chǎn)鉆探技術(shù)的研究開發(fā) 工作雖然有所放緩，技術(shù)上亦無太大突破，但在完善各種鉆 進系統(tǒng)，研制適合各種地質(zhì)條件、各種工況情況下的鉆探設(shè) 備、儀器、工具以及鉆探用超硬材料和鉆井液方面還是作了 大量工作。 一些國家還在鉆探的某些領(lǐng)域加

5、大了研究開發(fā)力度。如美國制定了先進鉆進和開挖技術(shù)國家計劃，以提高其 在該領(lǐng)域已經(jīng)日趨下降的全球競爭力。2.1 自動化地質(zhì)巖心鉆機不少國家在鉆機的自動化程度、多功能性、多用途方面下 了很大的功夫。 俄羅斯勘探技術(shù)與方法研究所在鉆機研制方 面注重三個方向：改進現(xiàn)有的CKE型立軸鉆機；制造全液 壓動力頭鉆機；研制自動化鉆探設(shè)備。該所研究的自動化鉆 機設(shè)計有連續(xù)預(yù)測的自動化系統(tǒng)， 能合理積累地質(zhì)技術(shù)信息 并儲存在計算機中。專門設(shè)計局也研制出了 CKE300型全液壓鉆機。在鉆探自動裝置方面，最有代表性的是瑞典 ATLAS COPCO 公司為LKAB公司研制的Simba W469型鉆機。一個人可同時 遙控

6、操作23臺設(shè)備，鉆機平均日進尺 300m據(jù)悉，計劃 截止到1999年，LKAB公司將在 Kiruna 和Malmberget鐵礦 山用自動化的鉆進技術(shù)完全替代現(xiàn)有的鉆進技術(shù)。 鉆機可配 備更換磨損鉆頭的裝置， 也可輸入程序使其改變鉆頭類型以 適應(yīng)不同的巖石條件。實際上自動化地質(zhì)巖心鉆機進入市場是在 1996 年，典型 的是ATLAS COPC公司的泰美克264 APC型鉆機在瑞典、芬 蘭、加拿大的地表和坑道內(nèi)投入了使用。這種由計算機控制 的巖心鉆機自動化程度很高， 操作者只要在開始鉆進時給一 些簡單的指令，鉆機就可自動工作，一人在 24h 可鉆進硬巖140m。加拿大的JKS Boyles &#

7、39;公司，其自動化巖心鉆機的突 出特點是通過計算機的觸摸屏控制鉆進過程。 其它一些國家 也開發(fā)了自動控制鉆機。法國Jean Lutx S.A. 公司研制了一種 PPF4遙控儀。鉆工 只需按鍵就能完成起下鉆具和全部鉆進過程， 控制系統(tǒng)可以 組合在一塊僅 35cmX 25cm的面板上。2.2 深部取心鉆進技術(shù)10 余年來， 深部取心鉆進技術(shù)得到發(fā)展， 很多國家都有深 部勘探任務(wù)。 如南非礦山勘探公司瞄準(zhǔn)的金礦靶區(qū)深度超過 4000m,且工作量大，因而南非在深部取心鉆探技術(shù)方面最 有代表性。 他們所采用的設(shè)備和技術(shù)大部分源自于加拿大博 特長年公司。 加拿大在深孔方面的新產(chǎn)品研制和技術(shù)開發(fā)中 主要注

8、意了兩個關(guān)鍵：一是提高生產(chǎn)率；二是充分利用現(xiàn)有 設(shè)備鉆更深的孔。為此，長年公司研制了兩種鉆桿：一種是 已廣泛使用的CHD繩索取心鉆桿，設(shè)計采用重型結(jié)構(gòu)，接頭 為摩擦焊接， 這種鉆桿的鉆深能力能達到普通繩索取心鉆桿 的 2 倍；另一種新型鉆桿在熱處理、絲扣技術(shù)和材質(zhì)方面又 有新的提高，能與普通鉆桿互相通用，適合更廣泛的鉆探工 程。南非鉆進深孔的主導(dǎo)設(shè)備是長年 50 型以上和 Hydr3000 型鉆機，對鉆機的改進是盡可能減少無效鉆進工作時間。美 國在其制定的先進鉆進和開挖技術(shù)國家發(fā)展計劃中， 革新的 深部鉆進系統(tǒng)也是重點之一。2.3 多介質(zhì)反循環(huán)鉆進技術(shù)在各種鉆探技術(shù)不斷完善的同時， 多介質(zhì)反循

9、環(huán)鉆進技術(shù) 得到了越來越廣泛的應(yīng)用，其中中心取樣（國外稱CSR或RC鉆進） 鉆探技術(shù)是目前國際上在各種固體礦產(chǎn)勘探中應(yīng)用日 益廣泛的一種方法， 在一些工業(yè)發(fā)達國家的地質(zhì)礦產(chǎn)勘探中 所占比重已超過傳統(tǒng)的金剛石繩索取心鉆探。 目前，雖然美、 加等國的鉆探工作量下降， 但該方法在南美等得到廣泛的應(yīng) 用。俄羅斯勘探技術(shù)與方法研究所進行了孔深為1000m的硬巖水力反循環(huán)技術(shù)及設(shè)備的研制工作，在驗收試驗中， 400m 水平孔巖心和巖粉采取率為100%，鉆速提高了 25%，材料和能量消耗降低10% 12%2.4 新型液動、氣動潛孔錘及鉆桿在鉆具方面， 俄羅斯專門設(shè)計局已開始批量生產(chǎn)新型液動 及氣動潛孔錘，其

10、壽命比老產(chǎn)品有較大提高。此外，采用新 的結(jié)構(gòu)和制造工藝研制的高強度、長壽命鉆桿 （鉆桿內(nèi)外表 面均進行強化處理 ） 也已批量生產(chǎn)。2.5 鉆探新方法的研究俄羅斯這幾年做了較多的工作，對熱機碎巖、聲發(fā)射碎巖 和高頻碎巖等進行了持續(xù)不斷的研究， 其中熱機碎巖和接觸 熱溶法碎巖進入了生產(chǎn)性試驗階段。 他們還在研究電子束碎 巖的可能性。其他一些國家進行了如破碎及砂層的低溫鉆 進、火焰輔助鉆進、聲波鉆進等研究。3 我國固體礦產(chǎn)鉆探技術(shù)的主要進展近 10 年來，我國固體礦產(chǎn)勘探也處于低潮期，加之進行 結(jié)構(gòu)調(diào)整和機制轉(zhuǎn)換， 許多從事固體礦產(chǎn)鉆探技術(shù)研究開發(fā) 的人員主要轉(zhuǎn)入探礦工程的延伸領(lǐng)域如巖土鉆掘方面。

11、但對 固體礦產(chǎn)鉆探的研究開發(fā)工作仍在進行， 并取得了一批重要 成果。3.1 以中心取樣鉆探為主的多工藝空氣鉆探技術(shù) 原地礦部勘探技術(shù)研究所通過攻關(guān)研究， 對中心取樣鉆探 技術(shù)的國產(chǎn)化、小型化和配套化工作取得了突破性進展，其 中含水樣品快速分離裝置達到了國際領(lǐng)先水平。 應(yīng)用該技術(shù) 在 3 個局隊進行的生產(chǎn)試驗中， 地質(zhì)效果及經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)均 有大幅度提高，其中臺月效率分別提高 100%- 310%最高單 孔臺月效率達1583.5m，單位材料消耗降低 50%以上。長春 科技大學(xué)研制成功 GQ100/40型貫通式潛孔錘和 SBC89/44或 SBC73/44 外平鉆桿，采用空氣潛孔錘鉆進和反循環(huán)鉆進技

12、 術(shù)，用于復(fù)雜地層鉆進。如在河南嵩縣金礦區(qū)鉆探中，臺月 效率由原來常規(guī)金剛石鉆進的99m提高到1065m；成本由500元/m降至101元/m，鉆探取心（樣）質(zhì)量滿足地質(zhì)要求。3.2 水力反循環(huán)連續(xù)取心 （樣）鉆探新技術(shù)80 年代中期以來， 我國地礦和有色系統(tǒng)相繼研制出成套器 具，并在松軟巖層中取得了很好的鉆進效果，鉆進深度超過 了 300m臺月效率達數(shù)千米?！卑宋濉逼陂g，原地礦部把中硬巖石水力反循環(huán)連續(xù)取心鉆探技術(shù)列為攻關(guān)項目， 又取得 新進展。 從生產(chǎn)試驗情況看， 該技術(shù)已達到了推廣應(yīng)用程度。3.3 無巖心鉆探技術(shù)由原地礦部探礦工藝研究所完成的該成果是以地勘牙輪 鉆頭進行中硬及堅硬地層的無巖

13、心鉆進為重點， 形成一整套 技術(shù)。近年來該技術(shù)在四川、山西、河南幾個礦區(qū)試驗應(yīng)用 中，無巖心鉆探工作量占到鉆孔工作量的46%，與同孔取心鉆進相比，鉆速提高 50%以上，臺月效率提高 212%，單位成 本平均降低 68%。3.4 地質(zhì)巖心鉆探設(shè)備90 年代原地礦部為適應(yīng)中心取樣、 水力反循環(huán)、 高精度受 控定向鉆探和液動沖擊回轉(zhuǎn)鉆探等技術(shù)的需要， 對巖心鉆探 設(shè)備進行了重點研究開發(fā)。 開發(fā)出了主要用于中心取樣鉆進 的 FD-300 型液壓傳動頂驅(qū)式車裝鉆機和具有不停車倒桿功 能的CD-3型地質(zhì)巖心鉆機。新研制的BW-4400型泥漿泵是為滿足新的鉆探工藝的要求設(shè)計的。 煤炭系統(tǒng)的主要適用于 坑道鉆

14、探的MK系列全液壓鉆機形成了系列。3.5 繩索取心鉆探技術(shù)和沖擊回轉(zhuǎn)鉆探技術(shù)進入 90 年代，兩項技術(shù)均有進一步的發(fā)展。地礦系統(tǒng)用 于固體礦產(chǎn)勘探的 S 系列，用于坑道內(nèi)鉆探的 KS 系列繩索 取心鉆具已形成完整系列。還推出了鉆具事故處理工具；用 于復(fù)雜地層鉆進的加重式繩索取心鉆具系統(tǒng)， 新型等強度摩 擦焊鉆桿和用于土體工程地質(zhì)勘察的繩索取樣鉆具系統(tǒng)。 其 他單位研制出用于石油鉆探的繩索取心鉆具系統(tǒng)等。 我國是 目前世界上開發(fā)液動潛孔錘品種和規(guī)格最多的國家。 90 年代 以后，液動沖擊回轉(zhuǎn)鉆探技術(shù)有三方面的進展：一是向多領(lǐng) 域、多用途方向發(fā)展，如長春科技大學(xué)研制的用于取心的貫 通式液動錘； 原

15、地礦部勘探技術(shù)研究所研制的用于水井鉆探 的 YS-273 型液動潛孔錘；新星石油公司研制的用于石油鉆 探的 YSC-178 型射流式液動潛孔錘 （最大鉆深已達 2400m）； 原地礦部勘探技術(shù)研究所研制的用于嵌巖樁施工的 ZC-800 型液動潛孔錘等。二是探索充分發(fā)揮水擊能量的潛力，提高 單次沖擊功、液能利用率和使用中的可靠性，原地礦部勘探 技術(shù)研究所近期開發(fā)的 YZX液動潛孔錘在中細花崗巖的鉆進 試驗中，最高時效達 6.00m/h ，平均時效 2.27m/h ，從試驗 情況看，該型潛孔錘已完全達到體積碎巖的效果。三是對液 動潛孔錘的理論研究與優(yōu)化設(shè)計， 如長春科技大學(xué)開發(fā)出液 動錘的微機模擬

16、仿真電算程序，取得良好效果。3.6 電子計算機技術(shù)在探礦工程中的應(yīng)用中國地質(zhì)大學(xué) （ 武漢 ） 研究開發(fā)的鉆探微機智能監(jiān)測系統(tǒng) 可方便快捷地安裝于地質(zhì)鉆探現(xiàn)場， 進行鉆進過程的實時監(jiān) 測。利用系統(tǒng)具有的智能識別孔內(nèi)典型工況，尋找合理的規(guī) 程參數(shù)。同時，還可跟蹤鉆孔軌跡，進行中靶預(yù)測。該系統(tǒng) 已在國內(nèi)外推廣應(yīng)用近 20 臺。原地礦部勘探技術(shù)研究所、中裝集團技術(shù)中心等對機械的計算機輔助設(shè)計做了大量工 作，在實際運用中，設(shè)計效率提高數(shù)倍，設(shè)計質(zhì)量也明顯提 高。原地礦部探礦工程研究所、長春科技大學(xué)、煤炭科學(xué)研 究總院西安分院鉆探所將計算機技術(shù)用于金剛石鉆頭的設(shè) 計和制造，建立了數(shù)據(jù)庫和專家系統(tǒng)。在定向

17、鉆探中，計算 機用于鉆孔軌跡設(shè)計與控制以及軸線測算等。4 展望及建議10 余年來，盡管我國的固體礦產(chǎn)鉆探技術(shù)取得了重大成績 和不少突破， 但我國在該領(lǐng)域與發(fā)達鉆探國家的差距仍然存 在。因此，我們還有很多工作要做。首先，已有先進鉆探技 術(shù)的推廣應(yīng)用和完善是一項十分重要和迫切的工作；其次， 繼續(xù)在巖心鉆探的研究開發(fā)方面投入相應(yīng)力量；第三，相關(guān) 制造業(yè)提高產(chǎn)品質(zhì)量，向國際標(biāo)準(zhǔn)靠攏。綜觀國際上固體礦產(chǎn)鉆探發(fā)展趨勢，結(jié)合我國國情，在鉆 探技術(shù)發(fā)展上，有以下幾個方面值得重視：(1) 高效、綜合鉆探技術(shù)的研究開發(fā)?？傮w目標(biāo)是完善現(xiàn) 有鉆探技術(shù)，以進一步提高鉆探效率和質(zhì)量，并擴展現(xiàn)有鉆 探技術(shù)的適應(yīng)能力。在鉆

18、探設(shè)備上，或增大鉆機功率，強力 鉆進；或輕便高效且運移方便；或鉆機多功能以適應(yīng)鉆進多 工藝和工作多用途的要求。 如國外鉆探施工的主導(dǎo)型設(shè)備已 是全液壓頂驅(qū)式，裝載方式多樣且以履帶式和車載式為主， 我國仍是立軸式。 鉆機操作和控制的自動化是國外鉆探業(yè)對 設(shè)備的要求，也是我國勘探鉆機與國外的主要差距之一。要 進一步完善現(xiàn)有鉆探技術(shù)：受控定向鉆探技術(shù)向高精度、小 曲率半徑、無纜隨鉆方向發(fā)展；繩索取心應(yīng)研究輕便型和深 孔繩索取心鉆具系統(tǒng)，完善繩索取心鉆進配套水平等；沖擊 回轉(zhuǎn)鉆進技術(shù)繼續(xù)把重點放在液動潛孔錘上， 在增加沖擊功 的同時，進一步提高其工作可靠性和使用壽命。(2) 深部鉆探技術(shù)的研究。深部勘探鉆進也許是增加礦物 儲量平衡開發(fā)費用的唯一途徑。 加之減少淺部礦產(chǎn)和水資源 的開發(fā)以保護生態(tài)環(huán)境和資源， 因而深部勘探鉆進在鉆探中 的比例越來越高。我國深部鉆探開展甚