1樓：中地數媒
礦產資源是人類社會賴以生存和發展的重要物質基礎，鑽探是自人類開發礦產資源採用的重要工程手段和技術方法。在深部找礦工作中，除了要利用更有效的地質理論作指導和應用更先進的物探、化探、遙感等新的探測技術方法外，鑽探仍是取得最終成果的最基本的重要探測手段。
7.1.1 深孔鑽探的主要技術進步
21世紀以來，我國進入了科學鑽探與深孔鑽探階段。為保證深部地質找礦目標的實現，圍繞深孔鑽探開展並取得了一批重大科學研究與技術攻關成果，主要技術進步如下。
（1）深孔鑽探裝置、機具和儀器的研製取得豐碩成果
1）xy-6b、xy-8、xy-9、fyd-2200型、kz3000型等深孔立軸式、全液壓動力頭岩心鑽機和bw300/12a型、bw300/16、bw280/30型、bw160/10和bw240/9型等泥漿泵的成功研製和應用使鑽進能力和鑽進效率得到大大提升。
2）sq系列繩索取心鑽桿液壓鉗、液壓夾持器、繩索取心吊卡以及用於處理事故的單油缸自對心液壓拔管機等孔口輔助裝置、工具的陸續推出，使孔口作業機械化體系初步形成。
3）syzx系列繩索取心液動錘鑽具在簡化結構、提高工作壽命和可靠性方面取得突破，大幅度提高了鑽進效率和回次進尺，改善岩心採取率和鑽孔質量，使我國在該領域的應用技術處於國際領先水平。
4）xjy-850高鋼級合金管材的φ73 mm、φ89mm繩索取心鑽桿、長壽命新型金剛石鑽頭的研製與應用取得新突破。
5）具有工況識別、事故報警、引數儲存和無線遠傳功能的高精度鑽探引數監測系統成功研製和應用，如中國地質大學（武漢）研製的cug-2型全液壓鑽機鑽探引數監測系統。
（2）科學鑽探引領深孔鑽探技術水平的新突破
21世紀以來，為提高對地球的認識水平，提高我國資源勘查和災害預警水平，我國陸續了「中國大陸科學鑽探」（5118.2m）、「中國白堊紀大陸科學鑽探松科1井」（南井1915m、北井1811.18m）和「汶川**斷裂帶科學鑽探」等重大科學鑽探工程。
科學鑽探工程的實施，不僅建立了中國特色的新型科學鑽探技術體系，而且取得了對深孔鑽探具有重大指導意義和應用價值的創新性成果，如：組合式鑽探技術，以螺桿馬達液動錘驅動雙管取心鑽進技術為核心的井底動力驅動取心鑽進技術——三合一鑽具（螺桿馬達+液動錘+繩索取心）、二合一鑽具（液動錘+繩索取心），以剛、直、滿、重井底鑽具組合和金剛石鑽頭異徑側鑽降斜技術為主的強致斜地層井斜控制與造斜鑽進技術，整體式帶導向牙輪鑽頭的硬巖長井段大直徑擴孔鑽進技術，鬆散砂層單動三管保形取樣鑽進技術和破碎岩層半合管取心鑽進技術，以小間隙套管、活動套管安裝與**為特徵的套管固井技術，孔內事故預防與處理和鑽探資料採集與處理，以「振動除砂器+高速離心除泥機離心機+30m迴圈槽+沉澱池+送漿池」泥漿淨化措施等。
（3）新型沖洗液體系的研發取得了積極進展
新型泥漿材料和堵漏材料的成功研製與應用，為深孔鑽探的實施和先進工藝的應用提供了一定的物質保證和技術支撐。
1）五種新型沖洗液處理劑：高效潤滑劑（glub）、非分散高溫聚合物稀釋劑、高效護壁劑、kl植物膠及接枝澱粉共聚物。
2）五種新型沖洗液體系：php-gsp無固相沖洗液體系、gsp低固相沖洗液體系、生物聚合物無固相沖洗液體系、低摩阻抗鹽侵沖洗液體系及kl植物膠型環保沖洗液體系。
3）新型堵漏材料堵漏：lhdlx 堵漏王與sz隨鑽堵漏王、防塌型隨鑽堵漏劑（gpc）、複合型堵漏劑（cbm）、高失水堵漏劑gsdl等。
4）北京探礦工程研究所研製的tglw350-692t型泥漿固控離心機在深孔繩索取心鑽探中應用，取得良好效果。
（4）鑽探技術規程、規範、標準的制定、修訂取得重大進步
如：《地質岩心鑽探規程》（dz/t0227—2010）作為國土資源行業技術標準於2023年11月11日釋出，2023年12月31日實施。
7.1.2 深孔鑽探關鍵技術及其研究概述
深孔鑽探關鍵技術的研究和解決是岩心鑽探十分迫切、重要的新課題。深孔岩心鑽探具有鑽孔深度大、技術難題多、質量要求嚴和鑽進成本高等特點，與一般岩心鑽探相比，除需配備大功率深孔鑽機、效能可靠的變數泵、能承受高荷載的鑽塔等機具外，還有許多事關鑽孔質量、鑽進安全、機械鑽速等技術難題需要研討解決。在複雜地質條件下的礦區開展深孔鑽探，受到的約束條件更多，解決問題的難度更大，如：
深部地層地質條件不清，缺少經驗可以參考；鑽孔結構受到限制，複雜地質條件下的護壁技術難題更加突出、嚴峻；深孔起下鑽作業時間長，各種孔內事故更容易誘發和惡化；等等。因此，為了使深部礦體勘查鑽探優質、高效、安全、低耗並有效地降低總體鑽探費用，應根據深孔岩心鑽探的規律，研究解決深孔鑽探關鍵技術問題，並進行相關鑽探技術工藝方法優化**。
（1）深孔鑽探主要關鍵技術
眾所周知，深部礦體勘查鑽孔，將遇到比淺部、中深部礦體勘查鑽孔更多的技術難題。根據福建省地勘局固體岩心鑽探的調查，由於存在深孔鑽探工藝方法研究不夠、技術措施手段單一等原因，鑽孔深度超800m後，往往孔內事故率增加、鑽進效率大幅度下降，致使鑽探成本成倍增長。
我國地質岩心鑽探經歷60多年的發展，儘管技術水平已達到相當高的程度，擁有眾多的鑽探科研攻關成果，也積累了豐富的鑽探經驗，但深部礦體勘查鑽探卻有許多技術難題亟待解決，如：裝置能力不足、機具無法正常工作、淺部採空區對勘探的影響、孔深較大時複雜地層的護壁堵漏與取心困難、中深鑽孔的經驗與方法無法有效應用、孔內事故處理難度大、鑽進效率低等問題。因此，有效地解決深孔（孔深≥800m）鑽探中綜合鑽進效率低、孔深較大時複雜地層的護壁堵漏與巖礦心採取率難、孔斜超標等直接影響地質找礦勘探成果與效益的主要難題的技術工藝方法就構成了深孔鑽探關鍵技術。
縱觀全國鐵礦勘查深孔鑽探，均由於地層的複雜，使鑽孔護壁堵漏問題成為制約鐵礦勘查成果的主要技術難題。
（2）深孔鑽探關鍵技術研究的簡述
深孔岩心鑽探普遍存在複雜地層護壁堵漏難以及巖礦心採取率低、孔斜超標、鑽速慢等主要技術難題，直接影響了地質找礦勘探的成果與效益。因此，有關鑽探單位和科研機構紛紛結合科學鑽探、深孔鑽探開展關鍵技術研究與攻關。
勘探技術研究所利用承擔的「2000m地質岩心鑽探關鍵技術與裝備」（「863」重點專案）專案，成功應用ydx-5型全液壓地質岩心鑽機及n級口徑（φ76mm）繩索取心鑽具在山東省乳山金青頂金礦區施工了zk43-1孔（2023年4月10日，終孔深度達到2212.8m），創造了採用h級口徑（φ95mm）繩索取心鑽具鑽進1461.9m和下入相同深度的φ91mm×4.
5mm技術套管等2項當時最深紀錄；安徽省313地質隊將承擔的安徽省重點科技攻關專案「深部礦體勘探鑽探技術方法研究」和安徽霍邱周集鐵礦深部找礦專案相結合，研究解決了鑽孔湧水、漏水、坍塌等複雜地層條件的鑽進難題，歷經一年時間，於2023年6月28日完成了zk1725孔施工，創當時國內小口徑繩索取心鑽探最深紀錄（終孔口徑77mm，終孔深度2706.68m）；2023年11月，山東省地礦局第三地質勘查院在承擔的設計孔深4000m的「中國巖金勘查第一深鑽」鑽探專案（山東萊州市三山島西嶺礦區）中，結合鑽孔的地層特性及鑽遇的技術難題，開展了一系列鑽探科研與攻關工作；2023年7月至2023年12月，福建省地礦局批准並開展的「深部礦體勘查鑽探技術工藝方法優化研究」科研專案，也針對鑽遇技術難題，全面收集、消化和吸收前人研究成果，初步進行了長孔段、多特徵複雜地層護壁堵漏對策與技術措施的**等。
毫無疑問，針對深孔特點開展的鑽探專題研究或技術攻關，有效地支撐了深部找礦地質工作的開展，不僅不斷創造國內岩心鑽探孔深記錄，也為本次研究留下了豐富的寶貴經驗，但目前尚未見到能有效解決鐵礦複雜地層鑽探技術難題的研究成果。
（3）鑽探技術工藝的優化研究
20世紀80年代，隨著全國鑽探工程數量的增加和鑽探技術工藝的發展，不少專業人士根據礦區鑽探的需要，應用fta分析、方差分析、層次分析法（ahp）、灰色局勢決策綜合評價、幾何規劃、模糊優化等理論，開展了鑽頭型別與結構、護壁泥漿對策及配方、鑽進技術引數等的優化選擇，提高了鑽進效率，減少了孔內事故，降低了鑽探成本，推動了鑽探技術工藝水平的提高，也為本次研究提供了相關經驗。然而，以往工作研究，主要應用及成果基本是單一技術工藝的優化，且鑽孔深度不大（一般小於700m）。
我國第一口大陸科學深鑽根據科學鑽探對岩心的特殊要求，進行了提鑽取心和繩索取心技術經濟分析，開展了金剛石繩索取心、鑽頭井底馬達驅動、衝擊迴轉等鑽進方法及其鑽具組合、鑽進引數的優選等綜合性研究，取得了較好的使用效果。這是國內首次富有成效地進行深孔鑽探技術工藝方法優化的探索。
2023年，中國地質調查局科技外事部新技術處處長張偉博士結合大陸科學深鑽實踐，認為「開展技術經濟學研究，可實現技術方案和技術措施的優選，為研究與開發工作指明方向，使鑽探專案的實施獲得最佳的經濟效果」，提出了「鑽探技術經濟學」理論。這一理論，為鑽探技術工藝方法優化組合的研究提供了工作思路，構築了體系框架，奠定了理論基礎。
（4）深孔鑽探主要關鍵技術的研究方向
縱觀國內深孔鑽探專題研究或技術攻關，多數是為了保證深部礦體勘查的順利進行，針對礦區地層特點及某一難題開展的。由於缺少系統、全面考慮，往往代價慘重或顧此失彼，孔內情況複雜化造成單孔鑽探時間達半年、一年、甚至更長時間的現象也屢見不鮮。
深部礦體勘查鑽探施工由於受所處的地形地貌、地層巖性特徵、水文地質與工程地質、作業環境等條件的制約，必須按照深部礦體勘查鑽孔設計目的和鑽探要求，通過鑽探機具、鑽孔結構、鑽進方法、鑽頭、泥漿、鑽進技術引數等各技術工藝措施和組織管理措施的合理、有效、最佳組合，才能實現鑽速高、事故少、***、成本低等目標。
因此，由於深部礦體勘查特殊性，為可靠、有效、低成本地解決遇到的技術難題，將深孔鑽探作為一個複雜的系統工程，綜合考慮各種因素和條件進行工藝技術方法的優化組合研究是發展方向，即：除需要通過科研或攻關工作，制定解決問題的技術工藝措施（包括新技術、新工藝、新方法的開發與應用）外，還要針對深部礦體勘探鑽孔的地質特徵優化選擇有效的技術措施及其組合。
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