鉆探取芯技術(shù)在砂巖礦山地質(zhì)勘察工程中的應(yīng)用研究摘要：由于沉積環(huán)境的變化，在砂巖的形成過程中，其礦物成分、顆粒大小、孔隙度等物理性質(zhì)存在較大差異，這就使在勘察過程中難以準(zhǔn)確預(yù)測不同區(qū)域砂巖的工程特性，增加了地質(zhì)分析的難度。因此，對鉆探取芯技術(shù)在砂巖礦山地質(zhì)勘察工程中的應(yīng)用進(jìn)行了深入研究。通過分析工程概況，詳細(xì)闡述了鉆探點(diǎn)位布置、鉆進(jìn)參數(shù)調(diào)整、取芯操作規(guī)范等應(yīng)用要點(diǎn)，明確了該技術(shù)在確定砂巖分布范圍、厚度和結(jié)構(gòu)特征，以及查明地質(zhì)構(gòu)造、分析水文地質(zhì)條件等方面的重要作用，為砂巖礦山的后續(xù)開采設(shè)計(jì)和安全生產(chǎn)提供了準(zhǔn)確的地質(zhì)依據(jù)。關(guān)鍵詞：鉆探取芯砂巖礦山地質(zhì)勘察取芯操作AnalysisoftheApplicationofCore-DrillTechnologyinGeologicalSurveyEngineeringofSandstoneMinesHUGuanglinMineralResourcesManagementInstituteofQijiangDistrict，Chongqing，401420ChinaAbstract：Intheformationprocessofsandstone，duetothechangeofsedimentaryenvironment，therearesignificantdifferencesinphysicalpropertiessuchasmineralcomposition，particlesize，porosity.Thismakesitdifficulttoaccuratelypredicttheengineeringcharacteristicsofsandstoneindifferentareasintheprocessofinvestigation，whichincreasesthedifficultyofgeologicalanalysis.Therefore，in-depthresearchhasbeenconductedontheapplicationofcore-drilltechnologyinsandstoneminegeologicalsurveyengineering.Throughtheanalysisoftheprojectoverview，theapplicationpointssuchasdrillingpointlayout，drillingparameteradjustmentandcoringoperationspecificationareelaborated.Theimportantroleofthistechnologyindeterminingthedistributionrange，thicknessandstructuralcharacteristicsofsandstone，ascertainingthegeologicalstructureandanalyzingthehydrogeologicalconditionsisclarified，whichprovidesanaccurategeologicalbasisforthesubsequentminingdesignandsafeproductionofsandstonemines.KeyWords：Core-drill;Sandstonemine;Geologicalsurvey;Coringoperation礦產(chǎn)資源的開發(fā)與利用對經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。砂巖作為一種主要的礦產(chǎn)資源，被廣泛應(yīng)用于建筑、化工等多個領(lǐng)域[1]。然而，砂巖礦山的地質(zhì)條件復(fù)雜多變。為了確保礦山的安全、高效開采，必須進(jìn)行精準(zhǔn)的地質(zhì)勘察。砂巖礦山地質(zhì)勘察工程面臨著諸多挑戰(zhàn)，砂巖的形成過程受到多種地質(zhì)因素的影響，其礦物成分、結(jié)構(gòu)特征、物理力學(xué)性質(zhì)等具有較大的差異。這種非均質(zhì)性使準(zhǔn)確把握砂巖的特性變得困難，增加了勘察工作的復(fù)雜性[2-3]。例如：不同區(qū)域的砂巖可能在硬度、孔隙度、滲透性等方面存在顯著差異，這就需要在勘察過程中采用多種技術(shù)手段，全面了解砂巖的地質(zhì)特征[4-5]。鉆探取芯技術(shù)作為一種重要的地質(zhì)勘察手段，在砂巖礦山地質(zhì)勘察工程中具有獨(dú)特的優(yōu)勢。通過鉆探取芯，可以直接獲取地下砂巖的巖芯樣本，為地質(zhì)分析提供可靠的實(shí)物資料。同時，結(jié)合先進(jìn)的測試技術(shù)，可以對巖芯的物理力學(xué)性質(zhì)、礦物成分等進(jìn)行詳細(xì)分析，從而全面了解砂巖的地質(zhì)特征。因此，本文研究了鉆探取芯技術(shù)在砂巖礦山地質(zhì)勘察工程中的應(yīng)用，這對提高勘察精度和效率、保障礦山的安全開采具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。1工程概況本次玻璃用砂巖的勘查區(qū)位于綦江區(qū)藻某村，該勘查區(qū)域位于綦江城區(qū)159°方向，直線距離35km，運(yùn)距約58km，平面形態(tài)呈南—北向展布的五邊形?？辈槊娣e1.56km2，由5個拐點(diǎn)坐標(biāo)圈定。礦體走向延伸長度大于2.1km，傾向方向延伸大于700m，礦體規(guī)模屬大型。地表出露區(qū)主要分布在近西傾向的斜坡坡面上，地表出露面積0.2883km2，地下埋藏面積0.7495km2。礦體產(chǎn)狀與地層一致，礦層產(chǎn)狀277°～305°∠28°～48°。礦體走向延伸長度大于2.1km，走向品位延伸較穩(wěn)定。礦體沿傾向方向延伸大于700m，槽探及鉆孔顯示礦體在傾向延續(xù)穩(wěn)定，傾角變化較小。本次地質(zhì)勘察工程的主要目的是全面了解砂巖礦山的地質(zhì)條件，為礦山的后續(xù)開采設(shè)計(jì)和安全生產(chǎn)提供準(zhǔn)確的地質(zhì)依據(jù)。2鉆探取芯技術(shù)在勘察工程中的應(yīng)用要點(diǎn)2.1鉆探點(diǎn)位布置在砂巖礦山地質(zhì)勘察工程中，鉆探點(diǎn)位布置是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，需要收集礦山區(qū)域的地質(zhì)、地形、水文等資料，分析已有數(shù)據(jù)，確定可能的砂巖分布區(qū)域和地質(zhì)構(gòu)造特征。該工程通過查閱以往的地質(zhì)報(bào)告，了解到該區(qū)域砂巖的大致走向和傾向，為鉆探點(diǎn)位的初步選擇提供依據(jù)。砂巖礦山鉆探點(diǎn)位布置具體情況如表1所示。考慮代表性原則，在藻某村礦山的不同地形部位布置鉆探點(diǎn)，在高處、低處、中部各布置至少一個鉆探點(diǎn)。在高處選擇海拔相對較高的位置布置一個鉆探點(diǎn)ZK3-1，是勘查區(qū)內(nèi)海拔標(biāo)高最高的一個點(diǎn)，標(biāo)高為+628.31m，代表勘查區(qū)高處地形；在低處選擇靠近山谷的位置布置一個鉆探點(diǎn)ZK4-1，是勘查區(qū)內(nèi)海拔標(biāo)高最低的一個點(diǎn)，標(biāo)高為+492.07m，代表勘查區(qū)低處地形；在中部選擇標(biāo)高相對一致的區(qū)域布置3個鉆探點(diǎn)，分別為ZK0-1、ZK0-2、ZK4-2，代表勘查區(qū)中部地形。遵循均勻分布原則，根據(jù)礦山面積和勘察精度要求，采用600m×400m的網(wǎng)格間距初步確定鉆探點(diǎn)位。通過以上鉆探點(diǎn)位布置，可以較為全面地了解該砂巖礦山的地質(zhì)情況，為后續(xù)的勘察工程提供準(zhǔn)確的位置信息。2.2鉆進(jìn)參數(shù)調(diào)整在該工程中，首先，需要檢查鉆探設(shè)備的性能，確保其正常運(yùn)行。工程采用XY-4液壓巖心鉆機(jī)，該型號鉆機(jī)具有鉆進(jìn)能力強(qiáng)、操作方便等特點(diǎn)，適用于多種地質(zhì)條件下的鉆探作業(yè)，可鉆進(jìn)深度較大，能滿足砂巖礦山地質(zhì)勘察的需求。采用PDC75mm金剛石復(fù)合片鉆頭，其具有鉆進(jìn)效率高、耐磨性好的優(yōu)點(diǎn)，適用于砂巖等較硬巖層的鉆進(jìn)。DZ40地質(zhì)鉆桿具有較高的強(qiáng)度和剛度，能夠承受較大的鉆進(jìn)壓力和扭矩，保證鉆探作業(yè)的順利進(jìn)行。BW-150型泥漿泵用于向鉆孔內(nèi)輸送泥漿，起到冷卻鉆頭、攜帶巖屑等作用。其次，選擇一個具有代表性的區(qū)域進(jìn)行試鉆進(jìn)，記錄試鉆進(jìn)過程中的各項(xiàng)參數(shù)，如鉆進(jìn)速度、壓力、轉(zhuǎn)速等。假設(shè)試鉆進(jìn)時初始鉆進(jìn)速度為2m/h、壓力為10kN、轉(zhuǎn)速為300r/min。對于硬度較大的砂巖，鉆進(jìn)速度應(yīng)控制在較低水平，通常在1-3m/h之間。對于較軟的砂巖，鉆進(jìn)速度可適當(dāng)提高，但不宜超過5m/h。如果試鉆進(jìn)區(qū)域的砂巖硬度較大，則可將鉆進(jìn)速度調(diào)整為1.5m/h。壓力的大小應(yīng)根據(jù)砂巖的硬度和鉆進(jìn)速度來確定，具體計(jì)算公式如下。式（1）中：為調(diào)整系數(shù)，可根據(jù)實(shí)際情況取值，一般在0.5～1.5之間，用于根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整壓力與鉆進(jìn)速度和砂巖抗壓強(qiáng)度之間的關(guān)系；為鉆進(jìn)速度，單位為m/h；為砂巖抗壓強(qiáng)度，單位為MPa?？筛鶕?jù)計(jì)算結(jié)果適當(dāng)調(diào)整壓力，轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)鉆頭直徑和砂巖硬度來確定。在正式鉆進(jìn)過程中，應(yīng)當(dāng)持續(xù)監(jiān)測鉆進(jìn)參數(shù)和巖芯質(zhì)量，根據(jù)實(shí)際情況及時調(diào)整鉆進(jìn)參數(shù)，確保取芯質(zhì)量。2.3取芯操作規(guī)范在砂巖礦山地質(zhì)勘察工程中，取芯操作的大致流程如下圖1所示。檢查取芯設(shè)備的完整性和性能，確保巖芯管、鉆頭等部件無損壞。檢查巖芯管的長度是否符合要求，根據(jù)鉆探深度選擇合適長度的巖芯管，例如：對深度為100m的鉆孔，可選擇長度為3m的巖芯管。準(zhǔn)備好取芯所需的輔助工具，如卡簧、墊片等。同時，明確對于砂巖礦山地質(zhì)勘察工程，要求巖芯采取率不低于80%。根據(jù)勘察設(shè)計(jì)要求，將鉆機(jī)鉆進(jìn)至預(yù)定的取芯位置。在鉆進(jìn)過程中，記錄鉆進(jìn)參數(shù)，如鉆進(jìn)速度為2m/h、壓力為15kN、轉(zhuǎn)速為350r/min。將巖芯管、鉆頭等取芯工具正確安裝在鉆機(jī)上，確保連接牢固，避免在取芯過程中出現(xiàn)松動或脫落。選擇合適的卡簧尺寸，卡簧內(nèi)徑應(yīng)比巖芯直徑小1-2mm，若巖芯直徑為50mm，則卡簧內(nèi)徑可選擇為48mm?？ɑ傻膹椥院蛷?qiáng)度要適中，既能牢固地卡住巖芯，又不會在提升過程中損壞巖芯。啟動鉆機(jī)，緩慢鉆進(jìn)進(jìn)行取芯操作。控制鉆進(jìn)速度和壓力，避免過快鉆進(jìn)導(dǎo)致巖芯破碎，鉆進(jìn)速度控制在0.5～1m/h。壓力根據(jù)巖層硬度調(diào)整，對于較硬的砂巖，壓力可適當(dāng)增加，但不宜超過20kN。觀察取芯過程中的異常情況，如卡鉆、漏水等，及時采取相應(yīng)措施處理。當(dāng)取芯完成后，緩慢提升巖芯管，將巖芯從鉆孔中取出。在提升過程中，要保持平穩(wěn)，避免晃動導(dǎo)致巖芯損壞。對取出的巖芯進(jìn)行編號、記錄和包裝，以便后續(xù)分析。同時，可根據(jù)巖芯采取率公式計(jì)算實(shí)際的巖芯采取率，若采取率低于要求值，則需要分析原因并采取改進(jìn)措施，如調(diào)整鉆進(jìn)參數(shù)、更換取芯工具等。通過以上規(guī)范的取芯操作流程，可以提高砂巖礦山地質(zhì)勘察工程中取芯的質(zhì)量和效率。綜上所述，鉆探取芯技術(shù)在砂巖礦山地質(zhì)勘察工程中具有不可替代的作用。通過合理布置鉆探點(diǎn)位、準(zhǔn)確調(diào)整鉆進(jìn)參數(shù)、嚴(yán)格規(guī)范取芯操作，可以有效地獲取高質(zhì)量的巖芯樣本，為砂巖礦山的地質(zhì)分析提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。在未來的砂巖礦山地質(zhì)勘察工作中，應(yīng)不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步改進(jìn)鉆探取芯技術(shù)，提高其自動化程度和精度，以適應(yīng)日益復(fù)雜的礦山地質(zhì)條件。同時，結(jié)合其他先進(jìn)的勘察技術(shù)和方法，如地球物理勘探、遙感技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)多手段綜合勘察，為砂巖礦山的可持續(xù)開發(fā)利用提供更加全面、準(zhǔn)確的地質(zhì)信息。[1]王軼.復(fù)雜巖土條件下