我國地質(zhì)鉆探技術(shù)的發(fā)展趨勢

1.概述
　　新中國的地質(zhì)巖心鉆探行業(yè)，在我國建立初期至今，鉆探技術(shù)取得矚目的成就，與之相對應(yīng)的地質(zhì)鉆探技術(shù)也有很大的進(jìn)步。簡單的從技術(shù)上講，巖心地質(zhì)鉆探通常受到社會的進(jìn)步與時代的需求、相關(guān)領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、巖石破碎機(jī)理及理論這三個方面的影響。下面僅僅就我們國家社會的鉆探需求，對工程地質(zhì)鉆探技術(shù)的發(fā)展趨勢進(jìn)行討論。
　　2.新中國的鉆探技術(shù)發(fā)展史
　　新中國建立后的10年，我國的工程地質(zhì)鉆探技術(shù)正處于起步階段，當(dāng)時開發(fā)的新技術(shù)主要是體現(xiàn)在：中硬巖層以下巖石層使用硬質(zhì)合金鉆進(jìn)；研究優(yōu)質(zhì)泥漿護(hù)孔技術(shù)及其推廣；展開砂礦鉆探和利用礦區(qū)的地層規(guī)律進(jìn)行定向鉆孔技術(shù)等。
　　步入六七十年代，正趕上我國的幾年自然災(zāi)害，當(dāng)時的中國正處于最艱難的時期，這期間開發(fā)出的新鉆探技術(shù)：成功研制沖擊液壓回轉(zhuǎn)鉆具；液壓沖擊器開始用于生產(chǎn)；使用新工藝開發(fā)出金剛石鉆進(jìn)等，在如此艱難的條件下研發(fā)出這些新技術(shù)是非常艱難的。
　　80年代是我國地質(zhì)鉆探技術(shù)大發(fā)展的時期，此時正好趕上我國的改革開放，由于有了經(jīng)濟(jì)實(shí)力，從而推動著鉆探技術(shù)的進(jìn)步：巖層定向鉆探取得成功應(yīng)用；金剛石鉆進(jìn)工藝的大面積推廣；創(chuàng)造并積累了鹽湖鉆探的經(jīng)驗(yàn)等。
　　到了90年代，市場經(jīng)濟(jì)的驅(qū)動有較大的調(diào)整，因此導(dǎo)致來了地質(zhì)礦產(chǎn)勘查任務(wù)開始傾向于稀貴礦產(chǎn)和緊缺礦產(chǎn)重點(diǎn)方向，同時對于地質(zhì)鉆探的質(zhì)量要求越來越高。但是由于要求的提高，也應(yīng)運(yùn)產(chǎn)生很多新技術(shù)：中低溫地?zé)徙@探開發(fā)效果顯著；非開挖批設(shè)地下管線的技術(shù)的研究和開發(fā)；繩索取心、金剛石鉆進(jìn)與沖擊回轉(zhuǎn)鉆成為常規(guī)鉆進(jìn)技術(shù)。
　　在“十一五”期間，我國的經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展，經(jīng)濟(jì)建設(shè)穩(wěn)步推進(jìn)，鉆探的裝備有了全方位的進(jìn)步。究其原因，其中一個重要的就是全球制造業(yè)重點(diǎn)向我國轉(zhuǎn)移，因而我國的機(jī)械、電子、液壓、電氣、材料等各領(lǐng)域裝備技術(shù)的提高，其中特別是基礎(chǔ)元器件和工程應(yīng)用機(jī)械大環(huán)境的快速發(fā)展，由此帶動著我國鉆探技術(shù)裝備的進(jìn)步。傳統(tǒng)立軸鉆機(jī)的系列性的延伸和全液壓鉆探設(shè)備的研發(fā)，這些因素都推進(jìn)著地質(zhì)巖心鉆機(jī)以及配套設(shè)備的現(xiàn)代化，慢慢的實(shí)現(xiàn)了我國地質(zhì)鉆探裝備的技術(shù)升級以及替代進(jìn)口裝備，為“第二找礦空間”提供了強(qiáng)有力的技術(shù)裝備保障和基礎(chǔ)。
　　2011年是“十二五”的啟動年，我們在水文及環(huán)境鉆探、地質(zhì)巖心鉆探、工程鉆探三方面對“十一五”期間的鉆探技術(shù)設(shè)備發(fā)展采取著客觀態(tài)度而進(jìn)行的總結(jié)，“十二五”期間的基礎(chǔ)是，從產(chǎn)品、技術(shù)、市場這幾個方面規(guī)劃未來5年我國的鉆探技術(shù)裝備的發(fā)展趨勢
　　3.我國地質(zhì)鉆探工程技術(shù)的發(fā)展趨勢
　　3.1.針對于適應(yīng)特種地質(zhì)情況的鉆機(jī)在機(jī)械自動化操作、施工可靠性、保證鉆進(jìn)高質(zhì)量、節(jié)能高效等多方面取得很大的進(jìn)展，尤其是在鉆探設(shè)備的超大型化、人工智能化、滿足現(xiàn)場施工特殊性方面，施工工藝與設(shè)備開發(fā)結(jié)合更緊密。鉆頭、鉆具、鉆機(jī)這幾個重要的鉆探裝備取得新的進(jìn)展。壽命相對較高的聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭、高強(qiáng)輕質(zhì)合金鉆桿以及繩索取心鉆桿、多級伸縮式鉆桿技術(shù)在施工中已經(jīng)應(yīng)用成功；傳統(tǒng)的高性能鉆頭、鉆具研制技術(shù)已經(jīng)成熟。
　　3.2.對不同的巖層及特殊的施工條件，現(xiàn)在已成功掌握并擁有各種有針對性的高效鉆探方法。對軟土層易采用機(jī)械工靜力成孔、螺旋振動鉆、偏心套管鉆進(jìn)的方法；對中硬和堅(jiān)硬地層鉆進(jìn)垂直較短的巖孔時，一般情況下回采用沖擊回轉(zhuǎn)式機(jī)械成孔方法；在定向鉆進(jìn)、取心鉆進(jìn)、坑道內(nèi)鉆進(jìn)以及深孔堅(jiān)硬地層鉆進(jìn)等，一般情況下會采用金剛石鉆進(jìn)的方法。
　　上述的技術(shù)為未來的工程地質(zhì)鉆探技術(shù)墊下了基礎(chǔ)，今后的鉆探技術(shù)將會在以下幾個方面有更大進(jìn)展：
　　3.2.1.傳統(tǒng)的地質(zhì)鉆探與基礎(chǔ)建設(shè)相關(guān)的巖土鉆掘。在今后一段相當(dāng)長的時間內(nèi)，我們國家仍會處于基礎(chǔ)建設(shè)開發(fā)建設(shè)階段，與工程地質(zhì)鉆探技術(shù)相應(yīng)的勘探、施工以及非開發(fā)技術(shù)都將有更大更長遠(yuǎn)的應(yīng)用價值，而且之后將會成為我們國家經(jīng)濟(jì)的一個支柱性行業(yè)。
　　3.2.2.西部建設(shè)。我國西部的惡劣地質(zhì)條件和自然環(huán)境，向工程地質(zhì)的鉆探技術(shù)提出新的任務(wù)。
　　3.2.3.深海海洋地質(zhì)開發(fā)是我國高技術(shù)發(fā)展的一個重要方向，深海鉆探技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用會經(jīng)歷一個相當(dāng)長的時期，但是未來的地質(zhì)鉆探發(fā)展趨勢就是向更深，更遠(yuǎn)的海洋邁進(jìn)，海洋的礦產(chǎn)資源遠(yuǎn)比陸地要豐富的多的多。
　　3.2.4.一些常規(guī)的陸地固體礦產(chǎn)資源和新型的礦產(chǎn)資源，在新世紀(jì)都將不斷開發(fā)，尤其是開采程度不高，開采難度大的極地，地層深處等地方都會是未來的鉆探發(fā)展方向。
　　4.工程地質(zhì)鉆探設(shè)備的選型
　　對于鉆探機(jī)械的主參數(shù)選擇，通常是以提高性能作為鉆機(jī)鉆進(jìn)能力的基本參數(shù)而進(jìn)行，但這對鉆探設(shè)備的多方面考慮做的還是不夠的。從多方面考慮，選取鉆探設(shè)備時，鉆探設(shè)備的可靠性、與相應(yīng)巖層的對應(yīng)性、設(shè)備回轉(zhuǎn)切削能力、設(shè)備的安全儲備系數(shù)等都是重要方面。原因有：4.1.鉆探設(shè)備絕大部分都是采用沖擊回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，破巖的機(jī)理主要以破碎切削為主，因此設(shè)備的回轉(zhuǎn)扭矩性能好就能保證機(jī)械的切削鉆進(jìn)能力好；4.2.機(jī)械的回轉(zhuǎn)力矩的大小是衡量鉆機(jī)的一個重要參數(shù)，鉆機(jī)的選型要與設(shè)計(jì)條件相一致，從而保證質(zhì)量；4.3.在鉆機(jī)的選用上，回轉(zhuǎn)扭矩的能力與地質(zhì)條件要相匹配，從而實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)與配套鉆具的統(tǒng)一與協(xié)調(diào)工作。
　　近些年，因?yàn)楣こ痰刭|(zhì)鉆探的發(fā)展較快，新的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范陸續(xù)實(shí)施，這些給工程地質(zhì)鉆探都提出了新要求新目標(biāo)，其中，鉆探設(shè)備如何適應(yīng)地質(zhì)開采的新要求就成為了衡量鉆探技術(shù)的新標(biāo)準(zhǔn)。
　　針對于短距離移動的設(shè)備，選擇自行式為主的工作方式不僅會提高效率，還能節(jié)約成本，但是對于需要長距離移動的鉆探設(shè)備，就要考慮多方面的因素，不適宜選用自行式的機(jī)械，選型時還是應(yīng)該要考慮設(shè)備的運(yùn)輸、大型機(jī)械的拆裝方便性、可靠性。
　　5.結(jié)語
　　工程地質(zhì)鉆探設(shè)備向一機(jī)多用方向發(fā)展、向多能化目標(biāo)靠攏，可針對性開發(fā)以某種鉆進(jìn)功能為主的多功能鉆機(jī)來滿足鉆探的需要，這是鉆探設(shè)備的發(fā)展趨勢。未來的幾十年仍將是我國鉆探行業(yè)發(fā)展的重要機(jī)遇期，在國家經(jīng)濟(jì)實(shí)力越發(fā)強(qiáng)盛的大背景下，我國的鉆探設(shè)備和技術(shù)將有更進(jìn)一步的發(fā)展和創(chuàng)新。