青海省岩心钻探工程技术研究中心

王正民

[摘 要]岩石在市政工程、家装建材、提炼金属、颜料制备、饰品加工等方面有着不可或缺的作用，国家的发展和民生的建设离不开岩石，在地质勘探更是注重岩石质量。因此，在地质勘探过程中有一道工序尤为重要，即岩心钻探。随着我国社会经济的不断发展，科学技术不断进步，地质勘探技术逐渐成熟起来！岩心钻探作为地质勘探工程中主要手段之一，在地质勘探工作中占据着不可或缺的重要作用！在不同的地质环境中，使用不同的岩心钻进方式，可以保证地质勘探工作的顺利进行！

[关键词] 地质勘探；岩心钻探；钻进；钻头

中图分类号：TF762.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）14-0208-01

前言

岩心钻探，是指利用桶装（筒状）钻头，对岩石钻孔，并从中去除岩石样本的技术。因其先将岩石钻成筒状孔洞，所以称之为岩心钻探技术。通常情况下，钻孔的孔径大小为33-39 mm ，又根据采用的钻头的不同，主要有： 金刚石钻进、硬质合金钻进、钻粒钻进等！岩心钻探是地质勘探工作中主要手段之一，钻探技术的好坏直接决定着地质勘探工作是否能顺利进行。必须不断地创新岩心钻探技术，减少钻探的工作量，降低生产成本，保证施工质量和进度，使效益最大化。

1.岩心钻探技术发展情况

1.1历史沿革

地质岩心钻探技术在我国的使用可以追溯到19世纪末期，当时的设备大多是从外国引进的，自主研发很少，20世纪50年代我国开始着手研究地质岩心钻探技术，从目前广泛应用的钻探技术来看，采用的钻机设计仍然是以80年代的为主，技术较为落后，虽然我国施工单位方面对很多的先进钻探技术进行了广泛的学习，但是没有得到广泛的推荐！在国家的大力支持下，虽然有了一定的进展，但是在实质上仍然发展缓慢，导致实际钻探中出现很多问题，因此，推广钻探新技术、引进先进的钻探理论，提高我国的钻探技术水平是必然性的选择！

1.2突破岩心钻探技术的重要意义

我国正处于经济发展的转型关键期，对于各方面资源的需求量很大，而我国的资源储量和类型又严重的不足，资源紧缺这一问题慢慢成为影响我国经济发展的重要因素！在国家大力支持下，我国的钻探技术取得了显著的进步，各种钻探机械的研发制成不断的更新改进，在大量应用的基础上，我国一方面加紧引进国际先进的制造工艺，一方面开始自主研发设计，并且已经有了很多高质量的钻探机械！目前全国已发现有170多种的不同类型的矿石资源，而且有140多种资源在开采上都不同程度的应用了地质钻探技术，从这一层次来讲，地质钻探技术特别是地质岩心钻探技术对于我国的矿产资源开发具有非常重要的作用！[1]

2.岩心钻探技术发展趋势

2.1钻探设备方面

我国的资源勘探工作在建国后取得了飞速的发展，一方面，为了经济建设发展的需要；另一方面，也得益于国家的政策辅导。在资源勘探的前期工作中，我国主要从前苏联引进大量的钻探设备，而后根据经济发展的需要开始转向欧美方向引进，需要注意的是，在不断的引进设备的过程中，我国的自主研制工作也正在开始，在对各种钻探技术知识的掌握上，对引进的新技术新工艺进行摸索创新，然后指定自主的研究方案设计步骤，最终完成钻探设备的自行研制工作，然后研发出新型的钻探设备引用于资源勘探！

在改革开放的不断加深的条件下，我国对于钻探技术的发展演进也有了更高的要求和更全面的创新完善，不断的引进现代化先进的钻探设备，在具体的勘探使用过程中通过不断地发现问题，分析问题，解决问题，使钻探设备的性能和技术有了更深层的优化，实现了钻探设备的改进完善，从而促进了资源勘探效率的提高！

2.2钻探技术方面

要实现高效的资源勘探工作，不仅需要有先进的钻探设备的支持，还需要有相应的先进钻探技术，两者结合才可以确保钻探工作的高效完整！对于钻探技术来说，最重要的部分是钻探方案的设计，钻探方案的设计是一项复杂综合性的活动，需要对资源勘探所处的地理环境特征、地质构造、水文条件以及地壳活跃度等等方面进行全面综合的考虑，把可能存在的影响因素及时的防范解决！钻探技术特别是岩心钻探技术需要专业人员进行不断的优化改进，以确保钻探效果的最优！一方面，需要国家提供更多的资金和设备的支持，加大对研发的重视度；另一方面，与国际接轨，及时获得先进的技术信息，不断的引进新技术，把新技术和自身实际进行充分的结合，以提高使用的范围和效率！[2]

3.岩心钻探新技术的发展

3.1金刚石钻进新工艺

水平钻孔结构以小口径金刚石为主，尽量多在基岩中开孔！对于硬度较大的岩石层，可以使用孕锒金刚石钻头！在开孔前，可以先在基岩上面人工开凿一个深度在15±5 cm 半径相当的孔，以便钻头准确地定位，从而增强钻具的稳定性，保证其施工的顺利进行！根据大量的实践表明，在0°-25°钻进过程中，孔壁对钻具的阻力较大，随着钻进深度的加深，摩擦阻力也越来越大！要克服这个阻力，就必须改变角度范围，在25°-60°之间进行岩石钻探，随着钻孔的加深阻力反而减少，非常利于钻孔施工的进行！

3.2钻头因地制宜

在对矿区岩石层进行岩石钻头过程中，会出现硅质板岩和长石石英岩，其含量较高、硬度大、抗研磨性和抗压强度强，结构十分紧密，并存在于坚硬底层与其他岩层之间，反复出现，厚度不等！这些成分在与浅层地下水融合后会出现膨胀现象，可能会引发坍塌的危险，同时如凝灰岩、火山灰岩等成分在与地表水接触后会形成硅化石英岩，出现“打滑”情况！这样会导致岩心钻探钻头的速度减慢，钻进效率低！针对以上特点，在地质勘探施工中应该从金刚石的粒度和浓度，对钻头的硬度和辱面形状等方面进行反复的实验研究，根据矿区岩石层的实际

情况，选择不同的岩心钻探探头！如金刚石绳索取心钻头选用高品级人造金刚石，品级SMD25（60/70）、浓度较低（60%±15）、力度中等（65±5mm），钻头胎体选用的是尖齿型辱面形状，硬度为HRC20-25，其最高寿命可达79m，具有非常好的使用价值。【3】

通常来说，单靠孔底岩石修磨钻头，出刃的效果并不好！一般需要人工磨削，采用砂轮机打磨钻头的工作辱面，使打磨方向和钻头回转方向一致！为了防止金刚石过早脱落，必须准确地把握打磨的力度，避免钻头出现打滑不进尺的现象！如果出现了钻头打滑的现象，可以把细小的石英颗粒投入钻杆柱内，磨损钻头胎体，使金刚石出刃达到令人满意的效果。

结语

岩心钻探技术在地质勘探中是一项重要的技术方法，对当前我国的矿产资源开采具有重要的推动作用！随着经济形势的发展和勘探技术的不断深层化发展，地质勘探工作有了更为严峻的挑战，根据岩心钻探技术的优势特性，应积极的推广使用，从而有效促进地质勘探的新发展！

但是与国际先进水平相比，我国的岩心钻探技术仍然存在很多不足，仍然存在较大的差距！因此必须完善专业的配套设备、选择合适的钻头、不断研究开发施工新技术，清楚地认识到岩石钻探施工过程中的重点和难点，保证地质勘探工作的顺利进行！

参考文献

[1] 杨剑英，地质岩心钻探技术及在资源勘探中的应用[J].科技创新与应用，2012，（17）：12.

[2] 刁文博，地质岩心钻探技术在资源勘探中的探析[J]，科技展望，2014，（17）：160.

[3] 路学忠，李春生，李学军，伏总强，宁夏回族自治区岩心钻探发展综合研究[J].探矿工程（岩土钻掘工程），2009，09：1-4.