摘  要：文章概括了我国矿山探矿中金刚石钻探技术的发展；并总结了国内矿山金刚石钻机的优势所在，最后分析了发展我国金刚石钻探技术的几点建议。

关键词：金刚石；钻探技术；探矿；建议

一、我国矿山探矿中金刚石钻探技术发展

    1949年新中国成立前曾采用过手镶金刚石钻头(黑色金刚石)和进口的天然金刚石表镶钻头。20世纪50年代末开始研制天然金刚石表镶钻头，90年代中期开始大批量推广应用。1979年地矿部门采用天然金刚石钻头达10万多个，以后使用量逐年下降。

    1969年开始试用人造金刚石钻头。70年代中期开始推广。1979年地矿部门采用人造金刚石钻头8千多个。以后使用量逐年增加.1984一1990年每年使用人造金刚石钻头超过2万个。人造金刚石钻头包括单晶、聚晶(PCD)、热稳定聚晶(TSP)及复合片(PDC)钻头。

    I981年金刚石钻探工作量在矿山岩心钻探中占的比例为1/3,1985年为1/2,1990年为4/5。同年金刚石绳索取心钻探在金刚石钻探中所占比例则分别为6.2% ,16.5%和25%。

    金刚石钻头除用于常规岩心钻探外，同样广泛用于绳索取心钻探、定向钻探、坑内水平孔和全方位钻探、反循环中心取样钻探、干旱缺水地区多工艺空气泡沫钻探，特别是液动锤(液动冲击回转)钻探能大幅度提高硬岩钻探效率，在江苏省东海县境内实施的中国大陆科学钻探“科钻一井”成功钻探了5158.2m孔深，保证了工程按时竣工。

现今我国的金刚石钻头制造技术日趋完善。已研发并大批量生产的工艺有热压烧结法、浸渍法、低温电镀法、真空烧结法、钎焊法和金刚石均布法(专利)等。钻头可供国内需要，并向国外出口。目前，全国制造金刚石钻头的厂商有数十家(含研究单位、院校)。产品应用领域有石油天然气井、地质矿产勘探、水文水井、工程地质勘探、爆破孔、锚固孔、石材开采、地质灾害防治与监测、地下管线铺设等。

二、金刚石钻探技术的优势

金刚石钻探是一种应用技术十分广泛的手段，它的主要用途可分以下几类：矿床的普查和勘探；钻凿各类钻孔，以形成坑内辅助系统通路；地基勘察、取样和打灌浆孔；储油构造勘察和油井钻探。

在我国矿山中应用最多的还是生产探矿。作为一种勘探手段，金刚石钻探最基本的用途就是圈定矿体，进行地质评价；根据地质推断进行盲矿勘探，寻找对已知含矿层位和裂隙的推断延伸部分进行钻探。概括这方面已取得的成果，主要集中三个方面。

㈠、以钻代坑

在矿山坑遗中，以钻孔取代一部分探矿坑道，不仅在技术上可行，而且对加快矿体勘探速度，提高地质储量精度，缩短采矿周期，具有明显的作用。同时以钻代坑在施工速度，经济效益和改善现场劳动条件等方面，确实具有突出的优点。在采矿成本上，获得良好的经济效益。

近年来，在以钻代坑方面，黄金系统取如下表。得了相当突出的成果，为黄金产量的持续增长作出贡献。山东地区两大金矿取得的效果如下表。

1991至2000年山东省金刚石钻探在两金矿的效果分析

综上所述，以钻代坑的优点是：(1)探矿速度快，可节约时间百分之四十以上，有利于矿山强化开采，(2)坑探具有更大的灵活性，对于空间形态变化较大的矿体，能更好地控制矿体边界，(3)经济效果好，可节省资金百分之六十以上。(4)改善现场劳动条件，可排除炮烟、粉尘等有害物质对人体的侵害，(5)减少矿山“垃圾” 废石的排放量，节省排放废石场地，减少了工业占地，有利于环境保护。

㈡、用于找矿勘探

对于后备矿量有紧迫感的矿山， 通常可运用金刚石钻探手段，寻找盲矿体和对附近区域进行地质评价，用于钻探已知矿体和圈定其延伸部分，有时也用该技术在采区外围，未经证实的有矿地段从事试探性的钻进。在坑道内向下钻垂直孔，用于探深部矿体。这种钻孔在井下施工，可节约大量钻撵进尺，并能提高勘探的准确性。

㈢、在坑道内钻凿各种用途的钻孔，以便形成井下辅助系统的通路。

最常见的是开凿天井时，先钻凿一对垂直向下钻孔，用于悬挂吊罐和安放电缆，水管，形成供电，供水的通路。其次通过坑内钻孔，排放坑道内的涌水、抽放瓦斯或完成井下疏通风流的任务。

得出结论：首先，金刚石钻探技术具有取芯完整、采样可靠，结构简单、操作方便，仍不失竞争优势。西方国家在各种类型的勘探中，金刚石钻进占百分之三十。在我国地质勘探中，该方法占百分之七十，但用于复杂地层尚存在一定问题，绳索取芯比例还很小，因此它面临着艰巨的发展和完善任务。其次，各种类型的液压钻机，为金刚石钻进提供了必要的工具，推动了该项技术的应用与发展，批量引进全液压金刚石钻机，进一步促进了我国金刚石钻进技术的提高与完善。研制成功的国产配套铝钻杆，形成了特色，满足了进日钻机的性能要求，完全可以替代进口。再次，金刚石钻探是矿山实现以钻代坑的有力手段，推广结果表明，金刚石钻探在矿山探矿中具有很大的经济效益。

三、钻进技术效果及效益

为了分析金刚石钻探技术在探矿中的应用效果，进行了试验。试验目的是简化复杂地层的施工程序、缩短施工周期, 依靠技术进步, 提高经济效益, 为深部矿层钻探探索有效的工艺方法。因此, 试验工作选在有代表性地层较深的4个钻孔中进行。

㈠、效果

①解决了矿区700m厚砂、粘土互层中的砂层、大段厚煤层、炭质泥岩的坍塌问题。以往使用PHP+HPAN双聚泥浆, 没能很好地解决坍塌问题, 而使用ST-1高分子防塌剂, 代号为206号孔在施工中钻具脱落3次, 跑钻1次, 而且柴油机出故障钻具在孔内静止1h,均未发生钻孔坍塌。

②解决了大段距粘土层水化膨胀缩径及分散造浆的问题。代号为206号孔需取力学样及瓦斯样,均用粗径岩心管, 起下钻顺利, 无遇阻现象。

③ST-1防塌剂配制的泥浆动塑比小, 压力激动, 抽吸现象减少, 对孔壁起到保护作用, 减少了岔孔事故的隐患。

④ST-1泥浆密度低, 携带岩粉能力强, 润滑性能好。

⑤配方简单, 溶解快。ST-1防塌剂遇水速溶。

⑥抗污染能力强。本区钻探用水属极硬水, 而ST-1泥浆性能没有因水质差出现大的变化。

㈡、效益

ST-1高分子防塌剂配制的泥浆成本与PHP+HPAN+KHm泥浆大体相同, 成本约10元/m左右,这主要是由于泥浆长期大量消耗造成的。但钻月效率有明显提高, 206号孔与本地区超千米孔比较, 钻月进尺由261m提高到460m, 机台每月进尺定额310m, 超额40%, 给机台节约了费用, 受到机台工人的好评。

四、发展金刚石钻探技术的建议

    我国人造金刚石工业的发展是以国内外市场需求为背景，全行业科研、制造及生产应用部门的共同努力才有了今日的强大基础。着眼未来值得关注的是:

    ①力争人造金刚石(立方氮化硼等)品质在短期内跻身于世界一流水平。

    ②大力研发金刚石制品并向国外出口，改变目前大量原料出口的局面，增加产值与利润率。

    ③提高研制与创新能力。创造软硬条件，培养、鼓励并重用有创造发明的科技人才与革新能手。重视科学发展观与循环经济观。

    ④有关研制与制造厂商都要具备IS09000质量体系认证。产品(磨料与制品)标准与国际通用标准接轨C

    ⑤重视及时吸取世界先进技术经验。包括引进、合作与技术交流。

    ⑥提升产、供、销经营管理水平，调整与革新机制，节约能源与原材料消耗，降低成本。着眼企业与国家双盈，杜绝无序竞争甚至有损国家利益。

    ⑦人造金刚石规格、品种是保证金刚石钻头质量的基础材料。国内有条件在已有技术基础上进一步提高，争取世界一流。并且产品达到和超过世界先进标准，可以既保证国内应用效果，并可为国争光创汇。

    ⑧巨大的危机矿山接替资源勘查所采用的钻探工作量主要靠金刚石钻探技术来完成，按估计将需要数以十万计的金刚石钻头。努力提高人造金刚石品质(含晶形、粒度、强度、热稳定性)和钻头性能，无疑将产生巨大的技术经济效果。

参考文献：

[1]宋守志.D一251型钻机铝钻杆研制总结报告[J].东北工学院，1991，1．

[2]周光复.坑内钻探技术的应甩与效果[J].地质与勘探，2002(2)．