深部找矿中的关键钻探技术问题及对策.ppt

深部找矿中的关键钻探技术问题及对策 中国地质调查局勘探技术研究所 提要：在过去的50多年中，我国的地质钻探行业为地质找矿和经济建设做出了巨大贡献，地质钻探技术也在此过程中得到了很大发展。危机矿山接替资源勘查工作的启动，对钻探技术提出了更高的要求，文章分析了现阶段钻探技术服务于深部找矿工作存在的一些问题，并提出了相应的对策。 一、概 述 ●《全国危机矿山接替资源找矿规划纲要》（2004~2010年），决定在有资源潜力和市场需求的老矿山周边或深部开展找矿工作，以延长矿山服务年限。 ●我国绝大多数矿山的勘查深度不足500m。 ●相当一部分危机矿山的深部和外围有许多未经充分勘查的成矿远景区。 ●必威体育精装版的成矿理论都表明在我国大陆深部蕴藏着潜力巨大的矿产资源。 ●在深部找矿过程中，除了利用更成熟的地质理论和更先进的物化探方法、遥感技术等新探测技术外，最终还需要使用钻掘（探）技术来取心取样，证实推断和探测的正确性。 ●从钻探工程角度来看，危机矿山接替资源勘查钻探深度应定位在1500m左右[1]。●这种深度的资源勘查钻探工作对钻探取心取样质量、钻探速度、施工成本、环境保护、安全防护等方面都提出了更高的要求。●钻探取心（样）的关键技术是钻探设备、器具和工艺方法，它们不仅对钻探效率、施工成本、取心（样）质量及环境保护等方面有重要影响，而且对缩短整个勘探周期、加快开发利用步伐有着直接的意义。 二、深部找矿中的关键钻探技术问题 1）地表岩心钻机 国内的主力设备仍是上世纪70年代研制的立轴式钻机，如XY系列立轴式岩心钻机。 2）坑道钻机 目前，国内全液压动力头式坑道钻机的代表产品有煤炭科学研究总院西安分院的MK系列钻机、重庆分院的ZSM和ZY系列钻机、抚顺分院的MYB和KY系列钻机，这些钻机的能力均在500m以内，显然不能完全满足深部找矿的需要。 2、金刚石绳索取心技术 绳索取心(WL)钻探技术被称为钻探技术第一次革命，已有近60年的推广应用历史。在全球地质找矿钻探施工中是应用最广泛、综合地质效果最佳的钻探技术。 自上世纪70年代中期我国开始推广应用，但在应用广度和深度上与国外发达国家相比存在较大差距，利用绳索取心钻探技术完成的岩心钻探工作量仍不足全部固体矿产岩心钻探工作量的30%。国产绳索取心钻具存在材质不佳、加工质量差、易折断和脱扣等问题，不能满足1000米以深钻孔的需要。而深部找矿一般采用的替代方案是使用内径可以通过绳索取心钻具内管的普通钻杆来完成钻孔取心作业，这就在完成取心作业的同时增大了钻孔工作量。例如Φ89mm钻杆+Φ75mm型绳索取心钻具+Φ94mm钻头的钻具组合。 金刚石钻头的使用寿命是限制金刚石绳索取心技术应用于深部找矿的另一个原因。自上世纪60年代开始研究，70年代开始推广金刚石钻探技术以来，我国金刚石钻头制造水平有了很大提高，但是其使用效果与国外仍存在较大差距。虽然在金刚石超硬复合材料方面进行了大规模的攻关研究，制造了一些聚晶、复合片产品，但其性能也远远赶不上国际水平。这就使得国内金刚石钻头钻进寿命短、效率偏低。据调查，我国的金刚石钻头寿命在硬岩地层还不足40米。 3、反循环连续取样（心）钻探技术 反循环连续取样（心）钻探技术被称为钻探技术第二次革命。它采用压缩空气作为循环介质，利用双壁钻杆以冲击回转全面碎岩和连续岩屑作为地质样品的方式钻探施工，随着钻进的不断进行，岩屑被高速气流连续地经双壁钻杆的中心携带至地表，并按照顺序将岩屑收集起来作为地质化验分析的地质样品。 国内外大量的钻探施工经验证明，采用该法获取的地质样品不仅完全能达到确定矿体埋藏深度、矿体厚度、品味等物化参数的基本要求，而且其钻探施工速度要比传统的取柱状岩心施工速度提高5-10倍，施工成本也将大大降低。根据2006年有关统计资料，反循环连续取样（心）钻探技术在澳大利亚完成钻探工作量的比例超过80%。我国在上世纪80年代中期曾开展了该项技术的研究并进行推广应用，但由于地质上是以岩屑代替传统的柱状岩心，且需使用特殊的双壁钻杆，所以推广应用受到较大阻力。 值得关注的是目前国际地质钻探承包商和矿业投资者已经提出了取心取样相结合的地质勘探新概念，并在一些国家开始应用，取得了比任何单一方法效率及地质效果都要好的结果，大幅度提高了钻进效率、降低了成本。著名的国际钻探设备制造商瑞典Atlas Copco公司已经开始推广这项综合取心（样）钻探技术。我国则没有这方面的应用研究。 4、液动冲击回转钻进技术 勘探技术研究所于上世纪60年代开始此项技术的研究，经过几十年的开发、改进，已经形成不同用途、多种规格的系列液动冲击器。特别是YZX127型液动潜