[中图分类号] P634.8 [文献码] B [ 文章 编号] 1000-405X(2013)-7-229-2
中国地质调查局是我国目前唯一组织公益性地质钻探技术研究开发和推广应用的单位，自1999年成立以来，在组织地质钻探技术研究开发和推广应用方面开展了大量工作并做出了显著的成绩，对我国地质钻探技术的发展起到了较好的推动作用。面对地质工作大发展的新形势和实现地质工作现代化目标的要求，地质钻探技术如何发展，如何更好地起到对地质工作的支撑作用，笔者对这些问题有些不成熟的想法，在此发表，希望能抛砖引玉，与大家共同探讨地质钻探技术的发展问题。
1地质工作对钻探技术的需求
目前我国矿产资源紧缺，资源问题成为制约国家建设和国民经济发展的瓶颈问题，引起了国家政府和领导的高度重视。在国务院关于加强地质工作的决定提出的地质工作主要任务中，突出能源矿产勘查和加强非能源重要矿产勘查是两项首要任务。国家为此投入了大量经费，除了正在实施的国土资源大调查专项基金之外，又启动了危机矿山接替资源找矿专项基金和地质勘查基金。此外，地方、甚至个人也在找矿方面表现出很大的热情，并进行积极的投资。近年来，随着地质工作的加强，地质钻探工作量成倍增长，一些省区的年钻探工作量达到了几十万米。钻探工作项目资金来源有国土资源大调查、矿产资源补偿费、中央财政补贴、省资源补偿费、地方财政补贴、市场项目等。钻探工作量加大，使得对钻探设备和技术的需求同时加大。
2地质钻探技术应用现状
与世界先进的钻探技术相比，目前我国地质勘探工作中采用的钻探技术总体水平比较落后。钻探施工主要采用立轴式岩心钻机，基本上是20世纪80年代左右的设计。现代的全液压动力头钻机依靠进口，我国自己研制的产品已经开始出现，但还未得到大面积推广应用，而且现在只有个别钻深能力(1000m)的钻机，还未形成系列。钻探工艺方面，一些先进的钻进工艺方法还没有得到推广应用。金刚石绳索取心钻进方法虽得到了较多的应用，但还未能大面积普及。液动锤钻进(液动冲击回转钻进)方法的优点虽然为人们所认识，但由于该方法在恶劣的泥浆条件下使用时，钻具可靠性和寿命方面存在着一些问题以及这些年钻探现场管理水平的下降，使其在地质钻探中的应用较以前更少。一些具有较好前景的先进的钻进工艺方法，如绳索取心液动锤钻进方法和不提钻换钻头方法虽然都已研制成功，但实际应用很少。空气反循环取样钻进方法尽管具有高效率、低成本的特点，但由于没有得到地质人员的认可，至今未能得到推广。除此之外，目前地质钻探施工中所用的钻孔护壁堵漏技术、测斜技术等，基本上也是20世纪80年代左右的水平。由于采用的钻探技术水平不高，地质勘探中钻探工作的效率和效果不太理想，表现在台月效率较低、复杂地层钻进问题多、深孔钻进能力差、钻进成本高。这些问题的存在，使得钻探技术对地质工作的技术支撑效果受到影响。
3地质钻探技术发展目标
笔者认为，考虑地质钻探技术发展目标时应该分阶段，应该分成近期、中长期和远期。划分原则是：至2010年为近期，至2020年为中长期，至2050年为远期。
3.1远期(至2050年)目标
实现地质钻探技术的现代化应该是钻探技术发展的远期目标。在国务院关于加强地质工作的决定和国务院温家宝就贯彻决定所作的重要批示中，都明确地提出了要实现地质工作现代化。关于地质工作现代化的定义，目前尚无统一的说法。笔者的理解是：地质工作现代化的标志应该是，在地质工作中普遍采用具有现代世界先进水平的地质勘查技术。钻探技术是地质勘查技术的种类之一，地质钻探技术的现代化也应该符合此项标准。然而，此项目标的实现是一项长期和艰巨的任务，因为只有国家的整体工业技术水平达到了世界先进水平后，我国的地质钻探技术才有可能从总体上达到世界先进水平，地质钻探技术现代化与国家的现代化应该是基本同步的。邓小平同志在介绍中国实现现代化的三步走战略时，明确提出到2050年中国基本实现现代化，达到世界中等发达国家的水平。1999年10月22日，时任国家主席江泽民在英国剑桥大学发表演讲时向公众宣布：我们的目标是，到下世纪中叶，即中华人民共和国成立一百周年时，基本实现现代化。由此看来，我国地质钻探技术现代化实现的时间应该是21世纪中叶。
3.2中长期(至2020)年目标
地质钻探技术发展的中长期(至2020年)目标应该是：自主创新能力显著增强，地质钻探技术水平显著提高，自主研发的新型钻探设备和先进钻进工艺方法得到较大面积的推广应用，钻探装备与施工技术总体上接近发达国家水平。
3.3近期(至2010年)目标
地质钻探技术发展的近期(至2010年)目标应该是：初步完成2000m深度以内的新一代地质岩心钻探设备系列研制;改进完善一批先进的钻进工艺方法，使之达到推广应用的水平;取得一批深孔钻探、复杂地层钻探和高精度定向钻探技术研究成果;研发成功现代的深水井和煤层气井钻探用全液压动力头钻机;地质钻探科技成果转化和推广取得较显著的成效。
4地质钻探技术近期研发工作重点
中国地质调查局近期组织开展的地质钻探技术研发工作基本上是按照上述的近期目标的思路安排的，重点研究内容如下：
(1)2000m深度以内的新一代地质岩心钻探设备系列;(2)满足覆盖区化探和异常查证需求、适应复杂地层条件的轻便、高效、多功能取样钻机及其配套的钻进工艺方法和器具;(3)1000m全液压动力头水井和煤层气井钻机及其配套的钻进工艺方法和器具;(4)改进完善一批先进的钻进工艺方法，包括冲击回转钻进方法、绳索取心冲击回转钻进方法、不提钻换钻头方法和深孔绳索取心方法;(5)解决复杂地层钻进技术难题，包括复杂地层钻孔护壁堵漏技术问题、复杂地层取心技术问题等;(6)高精度定向钻探技术，包括提高钻孔测量精度和定向钻进施工中靶精度的技术以及取心定向钻进技术;(7)万米科学超深孔钻探技术方案预研究。除了研究与开发工作以外，钻探新方法、新技术推广应用也是中国地质调查局钻探技术管理工作的重点之一，拟开展以下一些工作： ①新型岩心钻探机具应用培训;②地质调查浅层取样钻技术应用培训;③地质钻孔测量技术应用培训;④新型地质钻探泥浆体系应用培训;⑤节水钻进技术应用培训;⑥空气反循环取心钻进技术培训和应用示范;⑦车载式浅层取样钻机应用示范。
5几个值得强调的问题
5.1加强技术创新
技术创新的核心内容是科学技术的发明和创造，其直接结果是推动科学技术进步，提高社会生产力的发展水平，进而促进社会经济的增长。通过技术创新可实现技术跨越式发展，在短期内获得显著的技术经济效果，使一些常规方法难以解决的问题得到解决。这里举2个钻探技术领域技术创新取得显著成效的实例。第一个实例是科拉超深钻。前苏联的工业技术发达程度比不上西方国家，却钻成了世界上唯一一口深度超万米的钻井——12262m深的科拉超深井。钻万米超深井的难度非常大。这口井之所以能钻进成功，是因为前苏联人在施工这口井时进行了大量的钻探技术创新，其中3项对钻进施工的成败起决定性作用的重大创新是：超前孔裸眼钻进方法;铝合金钻杆;带减速器的涡轮马达井底驱动。第二个实例是中国大陆科学钻探工程科钻一井。该项目是在坚硬的结晶岩中施工5000m连续取心钻孔。这种施工在我国没有先例，在世界上也属高难度钻井工程。该井在施工时采取了一系列的技术创新，涉及套管和钻进施工程序、取心钻进技术、扩孔钻进技术和井斜控制技术，最终获得了高效、优质的施工效果。由于采用螺杆马达-液动锤-金刚石取心钻进方法，使机械钻速提高50%以上，回次长度由3m提高到8～9m，大大节省了施工时间和成本。
5.2加强新方法、新技术推广应用
新方法、新技术从研发出来，到在钻探施工中得到普遍应用，通常需要花很长的时间，做大量的推广应用工作。推广应用工作包括宣传、现场演示、技术培训和技术交流等。这些环节工作效果的好坏，都会直接影响到科技成果转化及其得到实际应用所需的时间，影响地质钻探技术现代化的进程。为获得好的效果，该项工作应有计划、有组织地开展，因为研发单位通常只是从本单位的利益和眼前的利益考虑推广应用工作，而该项目工作的计划和组织实施需要一种全局性和长远的考虑。这些年来，在钻探技术研究与应用的所有环节中，科技成果推广应用是相对比较薄弱的环节，加强此方面工作是当务之急。
参考文献
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采矿工程充填技术的应用发展论文
摘要 ：近几年，我国采矿工程不断扩大，充填技术的理论和实践被广泛应用，尤其是随着胶结充填技术的不断改进，提升了充填技术在采矿工程中的地位。在采矿过程中，主要利用的还是水力和胶结作为充填技术，可以提高矿产的采矿率，促进采矿工程的总体效率以及安全性，提高采矿企业的经济效益，推动采矿工程的快速发展。这些填充技术能够适用各种煤矿环境，更好的处理采矿工程中所遇到的问题，在我国采矿工程中起着非常重要的作用。此外，采矿工程中充填技术的应用与发展，在很大程度上提升了采矿企业的经济效益，促进了采矿技术的发展。本文主要阐述了充填技术在采矿工程中的应用和发展，并且针对问题，提出合理的解决措施。
关键词 ：采矿工程；充填技术；应用与发展
随着我国科学技术的不断创新，传统的采矿技术已经不能现代化社会的发展趋势，不能顺应新形势下的社会发展要求。面对这样的局面，就要利用采矿充填技术，具备高回采率，安全性能高和环保的特点，采矿充填技术的关键是充填，主要选择砂砾，煤灰渣，碎石以及石块等物质，对在地下采矿过程中挖出来的空区进行充填。研究数据表明，与传统采矿技术相比，充填技术略显胜出，充填技术可以有效的加强采煤区地层的稳定性，以免发生倒塌。还可以提升矿产资源的回收率，提高企业的发展能力，废石是填充材料的关键，其经济性较好。在尾砂回填后，可以降低自然灾害的发生率，此外，还能够在一定程度上降低矿井深处高温带来的风险，保证生产的安全性。
1采矿工程中采用的填充技术
充填技术是对采矿工程采空区用碎石，砂子等材料进行填充，从而达到支撑的效果，以免围岩跨落和变形。如今的充填技术，应用比较多的方法有水力充填法，胶结充填法以及膏体充填法。
1.1水力充填法
水力充填法是一种应用最早的充填技术，目前这项技术已经成为“三下”煤层，特厚煤层开采的关键顶板管理技术。水力充填法的原理是把固体物料作为浆体或膏体，在通过远距离进行传送，其特点就是成本低，传送效率高，并且不会受到季节和地势的影响。如今我国也已经研究成功了高浓度浆料管道直流输送工艺。
1.2胶结充填法
胶结充填法是以尾料作为材料进行胶结充填的，被采矿工程广泛应用。充填物所选择的尾料包含很多的颗粒，对此胶结面积增大，形成了触变性质体制。目前，高浓度全尾矿胶结填充技术已经相对成熟，被采矿工程广泛应用，应用率高达80％，物料传送质量高达70％。
1.3膏体充填法
现阶段，我国膏体充填法的应用发展还不是很完善，和其他充填技术相比还处于落后状态。膏体充填法的质量会受到很多因素的影响，例如搅拌方法，水含量，搅拌质量以及颗粒成分。膏体充填法在工艺上比较繁琐，技术含量非常高，操作管理流程复杂，需要在大量的实践中深入分析和不断优化。
2我国填充技术的发展现状
根据我国煤矿以往的产矿量和充填技术有关的数据表明，可以对充填技术未来的发展作出以下分析。随着我国煤矿的不断开采，在采矿过程中造成的.土地坍塌的赔偿费用逐年增加，呈上升趋势，变得越来越高。煤矿利用充填技术开采所增加的成分得知，早在几年前发现充填采空区增加的煤开采成本约等于采煤所造成的土地坍塌赔偿所增加的吨煤成本。我国是一个矿产资源丰富，并且资源存储量以及消耗量最大的国家，在煤矿开采过程中，周围的环境和地表会受到破坏，就在矿产开采成本上升的同时，周边环境也受到了影响，容易带来安全事故。对此，研发了一项矸石充填技术，就是常说的一种绿色充填技术。采空区利用充填技术可以降低周边环境和地表的破坏程度，降低废料排放率。在煤矿开采过程中，会出现很多采空区，还会使顶板和矿柱发生变化，容易发生安全事故。在采空区应用矸石充填技术，矸石不用上井，就能很好的处理矸石污染耕地以及环境带来的严重后果。并且减少煤柱，资源回收率也明显升高。这项技术会在未来的采矿工程中应用最广泛的一种充填技术，会得到很好的推行和使用。
3填充技术的应用原则
3.1环境保护为前提
在采矿工程中使用充填技术，第一要考虑的就是环境因素。我国现阶段提出的可持续发展战略，对采矿工程来讲，不但要完成自身的可持续发展，还要重视环境的保护。对此，要选择适合的充填技术，要了解采矿工程的地势环境，并且综合分析目标地区的周围环境，掌握环境和环境之间的联系。选择适合的充填技术，可以很好的掌控环境污染，加强对环境的保护。在采矿工程中使用充填技术，要注意整理开采过程中的材料，以免浪费材料，要充分利用材料资源。对采矿工程中的尾砂和煤灰，要加强回收利用，实现可持续发展，以保护环境为前提。
3.2安全生产为基础
在工程展开中，安全是每个工程都非常重视的一个问题。所以在采矿工程实施中，必须要保证施工人员的生命安全问题，选择适合的充填技术。对此，在选择采矿充填技术过程中，首先需要对采矿地域的环境进行勘察，排除地质方面的安全问题，综合考虑低压措施以及采矿方法，确保在采矿工程利用充填技术时，不会带来安全隐患。3.3合适的充填系统在采矿工程中利用充填系统时，必须以充填量的多少来作为基本准则。在采矿工程展开之前，要严格把控好采充平衡，对采矿地进行预测和规划，合理的制定采矿地的矿产量和采矿量。确保所用的矿产量和所采出的矿产量相同，掌控好二者的产量。所以，要合理的制定充填系统，防止因过度开采导致浪费矿产资源，保证在采矿工程中不出现安全隐患问题。
4填充技术在应用过程中的问题
现如今，充填技术在我国采矿工程中被广泛应用，并且这样采矿技术已经非常成熟，对采矿工程的发展有很大的推动作用，具有很大的优势，能够取得很好的经济效益。但从总体上来讲，采矿充填技术在实际应用过程中还是存在一些问题。大多数采矿企业在采矿过程中，所选择的充填技术缺乏科学性，没有完全掌握好采矿工程所在地的实际状况，导致采矿技术的应用没有按照因地制宜的基本原理，造成采矿工程的效率下降，所取得的矿产在质量和数量上都比较低。充填采矿技术对材料的要求非常高。在采矿工程的实际施工当中，需要利用非常繁琐的采矿技术，操作性与技术性都非常强。但是矿山自身结构相对复杂，导致矿产量和预想的产量存在很大的差异。对此，在矿产开采过程中，仅仅利用充填技术是不够的，还需要融合高强度的新型填充材料，从而保证采矿的效率和产出量。然而，采矿企业要想购买大量的新型填充材料，就会影响企业的生产成本以及企业的经济效益。
5填充技术的应用与发展展望
5.1优化填充管理制度
充填站担任着采矿工程的调配管理工作。首先，充填站具有大量的先进开采机械和电子设备，这类先进的安装设备，为充填材料提供了很大的便利。同时，也要考虑充填站在管理上的不足。充填站的设备相对齐全，然而如果没有科学的管理制度，那么这类设备的系统就不能完成自身的工作，对采矿工作起不到任何推进作用。对此，就要不断优化充填站的管理制度，定期对这些设备进行检测，制定合理的检查制度，像一些分散的填充材料，要进行统一保管。定期对机械设备以及电子设备进行检测，保证设备的系统质量符合工作展开的标准要求。对充电站设备与系统的管理，有安全专门的人员去监管，并派遣专业的技术人员定期检查工作，一旦发展设备具有安全隐患，要马上实施维修，以免带来不必要的麻烦。
5.2创新采矿充填技术
我国采矿工程的不断发展，离不开采矿技术的创新与进步。在使用充电采矿技术的同时，也要对充填采矿工艺进行创新，加强采矿企业的快速发展，提高企业竞争力。关于充填采矿工艺的创新，第一要对传统的充填工艺进行详细分析，了解传统充填工艺的特点。第二，要根据本地的矿产类型和特性，研究和创新充填工艺。例如在一些大矿体的矿山，都非常稳定，但矿产的开采非常困难。在这种状况下，就要选择中深孔和浅孔空场技术，就能获取很好的采矿效果。在这种情况下，充填材料最好利用高水材料和块石胶结材料，这些材料能够更好的对采空区进行充填。利用科学合理的创新充填采矿工艺，可以减少采矿的生产成本，提高采矿效率。对此，充填工艺的创新，可以实现更好的采矿效果，提高采矿企业的经济效益。
5.3提高对创新充填技术材料的研究
在充填采矿技术中，充填材料是必备的。充填材料的不同，对充填采矿技术的应用效果也是不同的。好的充填材料不但可以提升采矿工程的工作效率和工作质量，在很大程度上也保证了采矿工程的安全性。随着采矿技术的不断创新，充填材料的应用正渐渐走向新型的充填固化材料。对此，就要不断增强新型填充固化材料的研发，全面分析充填材料的物理特征，掌握材料的成本和组织方法以及骨料框架。新型的充填固化材料强度高，成本低，对采矿行业的发展以及可持续发展都有着非常重要的意义。就目前状况来讲，我国已经研发出固化材料，其材料的固结速度非常快，效率高并且浓度低，方便使用。其自身具备轻质性，便利性等特征，能够更好的适应材料的远程传送，为采矿工程提供了便利。
5.4充填技术设备的维护
随着充填技术的快速发展，其作业方法和相关设备以及充填仪器的更新换代也非常快。在这些充填设备当中，充填料贮仓起着关键性作用，它能够直接影响充填材料的质量和充填效果，但是在传统充填工艺上却不被重视。然而在新型充填技术当中，采用了加以改过的立式充填料贮仓，可以更好的确保充填料的质量。而在尾砂处理环节，就要利用精准度非常高的水力旋流器。在浆料传送阶段利用这些先进的技术和自动化控制系统，能够提升作业质量以及作业效率。
6结语
综上所述，随着我国科学技术的蓬勃发展和采矿工程的不断扩大，采矿工程的相关采矿技术也是日新月异，而充填技术的广泛应用为采矿企业奠定了坚实的基础。采矿企业要想在激烈的市场竞争中站稳脚跟，就要不断优化充填站的管理制度，不断对采矿工程的充填技术以及采矿工艺进行创新研究。利用新型充填材料，提高充填材料的强度，进而较少材料成本，选择轻便的充填材料进行远程传送。充填技术的逐渐发展，推进了高效，自动化，智能化的采矿作业方式的展开，进而提高了采矿企业的经济效益，保护了生态环境的发展。并且矿区里的工作人员得到了解放，改善了他们的工作环境，减少了工作人员的工作量，在很大程度上提高了工作人员的劳动生产力和工作效率。特别是对一些工作环境复杂，稀有矿床的开采，充填技术被广泛应用，不断满足新形势下采矿资源的发展要求，促进了采矿工程中充填技术的发展。
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探矿工程地质设计是从地质角度出发，根据成矿地质条件、矿床勘探类型、布置原则，确定探矿工程的种类、空间位置以及有关技术问题。主要包括钻探工程设计及坑道工程设计。
（一）钻探工程设计
钻探工程设计包括确定钻孔截穿矿体的部位、开孔位置及钻孔的技术要求和钻孔理想柱状图的编制。钻孔地质设计完成后，再将钻孔编号、坐标、方位角、开孔倾角、设计孔深、施工目的等列表归总，连同施工通知书提交钻探部门。
（二）坑道设计
坑道工程主要包括平硐、竖井、沿脉、穿脉等深部探矿工程。此类工程施工技术条件复杂，投资费用高，因而在设计时必须有明确的目的和充分的地质依据。同时为了使坑探工程能为今后开采所利用，应与开采部门共同研究，了解开采方案以及开采块段和中段的高度，以便正确地进行地质设计。
平硐系统主要用于地形起伏较大的地区，斜井、竖井系统主要用于地形较平缓的地区。平硐坑口位置应选择比较开阔的场地，岩层比较稳固，有较大面积堆放废石的凹地。坑口标高在历年洪水位之上。竖井一般多布置于矿体下盘的矿区近中心部位，井口位置地形应平坦，在历年洪水水位之上，井筒应避开断裂带、流砂层和溶洞地带。
探矿坑道设计好后，应在中段地质图和勘探线设计剖面图上标出坑道的方位、长度以及坑道断面规格和坑道坡度等。坑道设计被批准后还应将坑道地质情况和水文地质情况等方面的资料送交施工部门，以保证施工安全。
