摘要：我們中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心黑龍江總隊(duì)，在技術(shù)引進(jìn)，巖心鉆探設(shè)備和鉆進(jìn)工藝更新?lián)Q代以前，還停留在上世紀(jì)六、七十年代水平。巖心鉆孔六大質(zhì)量指標(biāo)差；一級(jí)孔率僅占38.25%；幾乎每年都有報(bào)廢的巖心鉆孔和報(bào)廢的鉆探工作量；年平均報(bào)廢的巖心鉆探工作量占總工作量的27.34%。鉆探成本高；經(jīng)濟(jì)效益差。臺(tái)月效率和小時(shí)效率都很低。通過(guò)引進(jìn)應(yīng)用先進(jìn)的巖心鉆探設(shè)備和鉆進(jìn)工藝，鉆孔質(zhì)量明顯提高；一級(jí)孔率100%。沒(méi)有報(bào)廢的巖心鉆孔和鉆探工作量。臺(tái)月效率和小時(shí)效率、經(jīng)濟(jì)效益顯著提高。使我們黑龍江總隊(duì)巖心鉆探擠進(jìn)同行業(yè)先進(jìn)鉆探行列。
　　關(guān)鍵詞：巖心鉆探設(shè)備及鉆進(jìn)工藝更新；鉆孔質(zhì)量；臺(tái)月效率及小時(shí)效率；技術(shù)進(jìn)步；經(jīng)濟(jì)效益
　　我們中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心黑龍江總隊(duì)至上世紀(jì)一九八四年以來(lái)，在巖心鉆探技術(shù)和生產(chǎn)方面，引進(jìn)和應(yīng)用了先進(jìn)的的一系列巖心鉆探設(shè)備；多種鉆進(jìn)工藝；多種型號(hào)的表鑲及孕鑲金剛石鉆頭。促進(jìn)了我總隊(duì)巖心鉆探技術(shù)，生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。充分顯示了科技是第一生產(chǎn)力；完成了我總隊(duì)巖心鉆探設(shè)備，鉆進(jìn)工藝的更新?lián)Q代。主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)；巖心鉆孔的六大質(zhì)量指標(biāo)；臺(tái)時(shí)利用率；與一九八四年以前相比，有顯著的提高，經(jīng)濟(jì)效益成倍的增長(zhǎng)。推動(dòng)了我總隊(duì)巖心鉆探的技術(shù)進(jìn)步。為準(zhǔn)確，高質(zhì)量地質(zhì)找礦和提交地質(zhì)成果，提供了可靠的巖心鉆探資料。
　　一、巖心鉆探設(shè)備及鉆進(jìn)工藝
　　巖心鉆探設(shè)備及鉆進(jìn)工藝，我總隊(duì)在上世紀(jì)一九八四年以前，巖心鉆探設(shè)備及鉆進(jìn)工藝比較落后。臺(tái)月效率低；鉆孔六大質(zhì)量指標(biāo)差；廢品率高;鉆探成本高。落后于同行業(yè)巖心鉆探水平。在發(fā)展應(yīng)用新技術(shù)；新工藝；新設(shè)備等方面，滯后于其它地勘隊(duì)伍。自從一九八四年以來(lái)，我總隊(duì)在巖心鉆探技術(shù)進(jìn)步方面，投入了大量資金，先后引進(jìn)了新型千米鉆機(jī)，金剛石鉆進(jìn)工藝等；促進(jìn)了我總隊(duì)巖心鉆探技術(shù)與生產(chǎn)的發(fā)展。取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。在巖心鉆探設(shè)備和鉆進(jìn)工藝上，達(dá)到了建材系統(tǒng)地勘行業(yè)先進(jìn)水平。淘汰了落后的鉆探設(shè)備和鉆進(jìn)工藝。更新?lián)Q代后的鉆探設(shè)備和鉆進(jìn)工藝，使臺(tái)月效率；臺(tái)時(shí)利用率；鉆孔六項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)；逐年呈顯著上升趨勢(shì)。
　　在可鉆性五級(jí)以上固體礦產(chǎn)巖心鉆探中，85%以上采用采用金剛石小口徑鉆進(jìn)工藝和金剛石繩索取心鉆進(jìn)工藝。在一九九零年及一九九一年，金剛石繩索取心鉆進(jìn)工藝所完成的巖心鉆探工作量，占年度完成工作量的70%以上。為我總隊(duì)的巖心鉆探向更高的目標(biāo)，積累了技術(shù)儲(chǔ)備。
　　上世紀(jì)一九八四年以前，根據(jù)我總隊(duì)統(tǒng)計(jì)年報(bào)表明，主要巖心鉆探設(shè)備及鉆探工藝都是比較落后的。在上世紀(jì)八十年代，各行業(yè)地勘系統(tǒng)巖心鉆探設(shè)備及鉆探工藝，都獲得了長(zhǎng)足的發(fā)展。立軸式液壓鉆機(jī)取代了轉(zhuǎn)盤(pán)鉆機(jī)和人力加壓鉆機(jī)。金剛石小口徑鉆進(jìn)工藝取代了硬質(zhì)合金和鋼粒鉆進(jìn)工藝。而我總隊(duì)還停留在比較落后的水平上。當(dāng)時(shí)主要巖心鉆探設(shè)備有：
　　KAM—500項(xiàng)巖芯鉆機(jī)（手輪）；XB—500巖芯型鉆機(jī)；XJ—100型巖芯鉆機(jī)；X—50型巖芯鉆機(jī)等。上世紀(jì)八十年代初，陸續(xù)引進(jìn)裝備了立軸液壓鉆機(jī)XU—600型；XU—300型；XU—100型。供水設(shè)備主要有：BW--600/12型泥漿泵；BW--250/50型泥漿泵；BW--200/40泥漿泵等。鉆塔有：ZX--16米直斜兩用塔（仿前蘇聯(lián)）等。還有自制的很笨重的三角形管塔。這些老式的巖心鉆探設(shè)備，體積笨重，操作和維修以及搬遷等不方便。工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大，并且有一定的危險(xiǎn)性。鉆進(jìn)工藝主要有硬質(zhì)合金大口徑；鋼粒大口徑。鉆探六大質(zhì)量指標(biāo)較低。其中巖礦芯采取率經(jīng)常不達(dá)標(biāo)。鉆孔六大質(zhì)量指標(biāo)等級(jí)低。臺(tái)時(shí)利用率低。
　　據(jù)我總隊(duì)（1972年---1983年）巖心鉆探技術(shù)檔案統(tǒng)計(jì)資料表明：按建材行業(yè)地質(zhì)勘探鉆孔六大質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)劃分，一級(jí)孔率僅為38.25%；尤其在硬，脆，碎復(fù)雜地層，鉆孔的質(zhì)量就更難保證。報(bào)廢的巖心鉆探工作量，年平均在27.34%。經(jīng)濟(jì)損失較大。
　　真對(duì)上述情況，為改變我總隊(duì)巖心鉆探落后狀態(tài)，從上世紀(jì)1984年起，總隊(duì)投入大量資金，引進(jìn)先進(jìn)的巖心鉆探設(shè)備及鉆進(jìn)工藝；進(jìn)行技術(shù)更新。引進(jìn)的鉆探設(shè)備有，XY—4型巖芯鉆機(jī)，BW—1型泥漿變量泵。56毫米小口徑金剛石鉆進(jìn)工藝。當(dāng)年在黑龍江省浩良河大理礦區(qū)進(jìn)行試驗(yàn)性巖心鉆探，取得了良好的效果。1985年，引進(jìn)了SGX—13M直斜兩用錳鋼輕質(zhì)管塔；取代了舊式笨重的鉆塔。減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度；提高了工作效率和進(jìn)度。1986年，在56毫米小口徑金剛石鉆進(jìn)應(yīng)用兩年的生產(chǎn)實(shí)踐基礎(chǔ)上，又引進(jìn)了S59毫米繩索取芯鉆進(jìn)工藝。同時(shí)又引進(jìn)了一臺(tái)XY—4型巖芯鉆機(jī)。同年在黑龍江省林口縣大盤(pán)道大理巖礦區(qū)進(jìn)行了59毫米繩索取芯鉆進(jìn)工藝試驗(yàn)。施工的第一個(gè)ZK6號(hào)鉆孔，75度斜孔；孔深為150米；75度斜孔。實(shí)驗(yàn)鉆進(jìn)效果理想。（當(dāng)年提交了試驗(yàn)報(bào)告）1987年，針對(duì)林口縣大盤(pán)道大理巖礦區(qū)花岡偉晶巖脈（巖心鉆探可鉆性10級(jí)），可鉆性差，鉆頭“打滑”現(xiàn)象嚴(yán)重；效率低，成本高。小時(shí)效率僅為1—3厘米。我們引進(jìn)了具有先進(jìn)水平的科研成果，液動(dòng)沖擊器。型號(hào)有：75毫米大口徑液動(dòng)沖擊器；TK54型和TK60型小口徑液動(dòng)沖擊器。
　　分別安裝在大口徑硬質(zhì)合金鉆具；56毫米小口徑鉆具；59繩索取芯鉆具上；小時(shí)效率達(dá)到
　　40---60厘米。首次提高了長(zhǎng)期以來(lái)硬質(zhì)巖“打滑”巖層臺(tái)月效率過(guò)低，單位成本過(guò)高的局面。當(dāng)年提交了實(shí)驗(yàn)報(bào)告。
　　1990年，在黑龍江省雞西柳毛郎家溝石黑礦區(qū)，在七級(jí)以上交代巖，繼續(xù)進(jìn)行YZ54—2型液動(dòng)沖擊器試驗(yàn)。此次試驗(yàn)是在前三次試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。目的在于進(jìn)一步探索，掌握
　　液動(dòng)沖擊技術(shù)的基礎(chǔ)上，尋求在硬或堅(jiān)硬“打滑”巖層，提高效率，降低成本的有效途徑。實(shí)驗(yàn)結(jié)果在后面敘述。
　　從1984年到1987年，基本完成了對(duì)巖心鉆探設(shè)備和鉆探工藝的更新?lián)Q代；掌握了先進(jìn)鉆探設(shè)備及先進(jìn)繩索取芯技術(shù)和液動(dòng)沖擊技術(shù)。使我總隊(duì)巖心鉆探跨進(jìn)了先進(jìn)鉆探行列。
　　二、主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)完成情況
　　1983年以前，巖心鉆探工藝只有大口徑硬質(zhì)合金鉆進(jìn)工藝和大口徑鋼粒鉆進(jìn)工藝兩種。
　　根據(jù)總隊(duì)巖心鉆探技術(shù)檔案歷年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，從1972年至1983年，累計(jì)完成機(jī)械巖心鉆探11,972.73米；其中報(bào)廢的機(jī)械巖心鉆探工作量為868.90米；報(bào)廢鉆探工作量占完成鉆探工作量的7.26%。平均臺(tái)月效率僅為198.95米/臺(tái)月。平均小時(shí)效路僅為0.23米/小時(shí)。鉆孔六大質(zhì)量指標(biāo)低；一級(jí)甲孔率就更低了。單位成本及單位材料成本分別為198.42元/米和49.92元/米。幾乎是技術(shù)引進(jìn)前的四倍。
　　為了改變我總隊(duì)巖心鉆探臺(tái)月效率低，鉆孔六大質(zhì)量指標(biāo)差，鉆探成本高得局面，總隊(duì)首先對(duì)巖心鉆探設(shè)備及巖心鉆探工藝進(jìn)行了更新。1984年，引進(jìn)了56毫米小口徑金剛石鉆進(jìn)工藝。當(dāng)年在黑龍江省伊春市浩良河大理巖礦區(qū)進(jìn)行了生產(chǎn)性技術(shù)試驗(yàn)，完成機(jī)械巖心鉆探877.39米；臺(tái)月效率達(dá)到402.70米/臺(tái)月；小時(shí)效率達(dá)到1.68米/小時(shí)。初步顯示了先進(jìn)的小口徑金剛石巖心鉆探的優(yōu)越性。1986年，在此基礎(chǔ)上，引進(jìn)了S59毫米繩索取芯金剛石鉆進(jìn)工藝。當(dāng)年在黑龍江省林口縣大盤(pán)道大理巖礦區(qū)進(jìn)行了生產(chǎn)性技術(shù)實(shí)驗(yàn)。最高小時(shí)效率為4.11米/小時(shí)；平均小時(shí)效率為3.03米/小時(shí)。最高提鉆間隔為82.84米/回次；平均提鉆間隔為66.14米/回次。臺(tái)月效率達(dá)到832.38米/臺(tái)月。
　　1987年，針對(duì)黑龍江省林口縣大盤(pán)道大理巖礦區(qū)花崗偉晶巖脈多，而該巖脈層較厚的特點(diǎn)（該巖脈硬度為可鉆性9~10級(jí)，研磨性強(qiáng)。巖心鉆探稱為堅(jiān)硬“打滑層”），回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，鉆頭打滑不進(jìn)尺，時(shí)效只進(jìn)尺幾厘米；小時(shí)效率太低，鉆探成本高。引進(jìn)了當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的兩種型號(hào)的小口徑液動(dòng)沖擊器即：TK54型和TK60S型兩種。改變?cè)瓉?lái)單一純回鉆鉆進(jìn)工藝；沖擊—回轉(zhuǎn)復(fù)合鉆進(jìn)工藝。目的是在回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的基礎(chǔ)上，增加液動(dòng)沖擊力，改變鉆頭碎巖的方式；由原來(lái)的切削—剪切型巖石碎巖方式，即切削碎巖；改進(jìn)為沖擊—剪切型巖石碎巖方式，即體積破碎巖石。有效提高小時(shí)效率；降低鉆探成本。在電氣石，花岡偉晶巖堅(jiān)硬“打滑層”，采用液動(dòng)沖擊—回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)工藝，平均小時(shí)效率達(dá)到0.55米/小時(shí)；平均臺(tái)月效率達(dá)到93.72米/臺(tái)月；在同一地層純回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，平均小時(shí)效率只有0.09米/小時(shí)；平均臺(tái)效只有15.62米/臺(tái)月。
　　1990年，在黑龍江省雞西市柳毛石墨礦區(qū)，該礦區(qū)地層中夾有大量的石墨片巖和交代巖層，夾層較厚，硬度大，研磨性強(qiáng)，屬于堅(jiān)硬打“滑地層“。在此前的基礎(chǔ)上，又引進(jìn)了---YZ54-2型小口徑液動(dòng)沖擊器。在電氣石，花崗偉晶巖鉆進(jìn)中，在末使用液動(dòng)沖擊器之前，小時(shí)效率最高僅為0.90米/小時(shí)；使用后達(dá)到2.53米/小時(shí)。小時(shí)效率提高二點(diǎn)五倍。
　　所以，在硬或堅(jiān)硬，研磨性強(qiáng)的巖層鉆進(jìn)，采用液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，可以顯著提高小時(shí)效率及臺(tái)月效率；降低鉆探成本；顯著提高經(jīng)濟(jì)效益。
　　回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)和回轉(zhuǎn)沖擊鉆進(jìn)小時(shí)效率及臺(tái)月效率對(duì)比表

                  
　　　鉆孔質(zhì)量情況
　　隨著巖心鉆探設(shè)備及鉆進(jìn)工藝的更新，以及不斷地總結(jié)改進(jìn)，鉆孔質(zhì)量的六大質(zhì)量指標(biāo)也逐年提高。從1984年開(kāi)始起，采用56毫米小口徑金剛石鉆進(jìn)工藝和S59毫米繩索取芯鉆進(jìn)工藝。在完成的鉆孔中，一級(jí)孔率為100%。在影響鉆孔質(zhì)量六大質(zhì)量指標(biāo)中，主要質(zhì)量因素是巖礦芯采取率。由于采用了上述兩種鉆進(jìn)工藝，巖礦芯采取率平均在90%以上。
　　（國(guó)家?guī)r心鉆探規(guī)范規(guī)定：巖礦芯采取率為：75%和85%以上合格）從而保證了鉆孔的質(zhì)量。優(yōu)于鋼粒鉆進(jìn)工藝和硬質(zhì)合金鉆進(jìn)工藝的鉆孔質(zhì)量。顯示出小口徑金剛石鉆進(jìn)工藝的優(yōu)點(diǎn)。金剛石鉆進(jìn)工藝鉆孔質(zhì)量如下表：
　　金剛石鉆進(jìn)工藝鉆孔質(zhì)量情況表
　　                    
　　　　
　　金剛石鉆頭使用情況
　　1984年至1991年，在非金屬礦地層中鉆進(jìn)，使用了多種類(lèi)型的金剛石鉆頭。提高了巖礦芯采取率；小時(shí)效率和臺(tái)月效率。保證了鉆孔的質(zhì)量。使用的金剛石鉆頭種類(lèi)有：56毫米小口徑金剛石和S59毫米金剛石繩索取芯系列。其中有：天然金剛石表鑲單、雙管鉆頭；
　　人造金剛石孕鑲單、雙管鉆頭；人造金剛石復(fù)合片單、雙管鉆頭；人造金剛石聚晶表鑲單、雙管鉆頭等。鉆頭底唇形狀有：圓弧形；平底形；底噴形；階梯形；尖齒形等。
　　在黑龍江省伊春市浩良河大理巖礦地層鉆進(jìn)中，大理巖可鉆性為五級(jí)，使用底唇形狀為圓弧形56毫米天然金剛石表鑲雙管鉆頭，最高鉆頭使用壽命為318米/個(gè)；最低鉆頭使用壽命為101.01米；鉆頭單位成本最高僅為9.14元/米；最低僅為4.62元/米。小時(shí)效率為：最高位2.96米/小時(shí)；最低為2.10米/小時(shí)。在該礦區(qū)花岡偉晶巖、片巖、閃長(zhǎng)巖類(lèi)、花崗巖等巖層鉆進(jìn)中，可鉆性為八級(jí)左右；采用底唇形狀為平底形人造金剛石孕鑲雙管鉆頭；最高鉆頭壽命為86米/個(gè)；最低鉆頭壽命為4.97米/個(gè)。小時(shí)效率最高為1.87米/小時(shí)；最低為
　　0.55米/小時(shí)。在該礦區(qū)五級(jí)大理巖和片巖地層中，和中國(guó)建材地質(zhì)研究所鉆探研究室一起試驗(yàn)了56毫米、S59毫米、75毫米、91毫米人造金剛石復(fù)合片鉆頭；平均鉆頭使用壽命為65.87米/個(gè)；小時(shí)效率平均為2.09米/小時(shí)；平均鉆頭成本為3.80元/米。在上述地層中，又實(shí)驗(yàn)了人造金剛石聚晶表鑲鉆頭；最高鉆頭使用壽命為28.40米/個(gè)；平均鉆頭使用壽命為14.47米/個(gè)；平均小時(shí)效率為3.21米/小時(shí)；平均鉆頭成本為17.30元/米。當(dāng)年向中國(guó)建材實(shí)質(zhì)勘查中心提交了實(shí)驗(yàn)報(bào)告。使我們的金剛石鉆頭試驗(yàn)與使用處在國(guó)內(nèi)同行業(yè)先進(jìn)行列。
　　近些年來(lái)，在多種地層中實(shí)驗(yàn)、使用的金剛石系列鉆頭，取得了比較理想的效果。在生產(chǎn)和科研實(shí)踐中，真對(duì)不同的地層，不同的巖性，巖石可鉆性和研磨性，巖石的完整程度，采用不同類(lèi)型的金剛石鉆頭，這是非常重要的。天然金剛石表鑲鉆頭，適用于中等硬度、較完整巖層；在這類(lèi)地層中鉆進(jìn)，鉆進(jìn)效率高，鉆探成本低。人造金剛石孕鑲鉆頭，對(duì)巖石的硬度、研磨性及巖石的完整程度適應(yīng)范圍廣。只要改變金剛石的粒度，濃度，胎體硬度、底
　　唇形狀以及鑲焊方式，適應(yīng)性強(qiáng)，有著廣闊的使用前景。人造金剛石復(fù)合片鉆頭和人造金剛石聚晶表鑲鉆頭，試驗(yàn)表明，只要改變金剛石復(fù)合片和聚晶復(fù)合體的材料參數(shù)，提高抗壓、抗磨強(qiáng)度，可以替代天然表鑲金剛石鉆頭。節(jié)省資源，降低鉆探成本。也是很有發(fā)展前途的。綜上所述：人造金剛石孕鑲鉆頭、人造金剛石復(fù)合片鉆頭、人造金剛石聚晶表鑲鉆頭，這三種類(lèi)型鉆頭，繼續(xù)研究試驗(yàn)應(yīng)用，可作為今后巖心鉆探人造金剛石鉆頭的發(fā)展方向。
　　部分年代金剛石鉆頭使用情況如下表：

                  
　　　臺(tái)時(shí)利用情況：
　　1984年以前，在末采用金剛石小口徑鉆進(jìn)工藝以前，臺(tái)時(shí)利用率是不高的。純鉆比率最高也只有24.58%；最低只有12.52%。1984年以后，引進(jìn)56毫米小口徑金剛石鉆進(jìn)工藝和S59金剛石繩索取芯鉆進(jìn)工藝，最高純鉆比率分別為42.50%和50.50%；最低純鉆比率分別為25.04%和28.50%。純鉆比率提高一倍。尤其是S59繩索取芯鉆進(jìn)工藝，在中深孔鉆進(jìn)中，更體現(xiàn)了它的優(yōu)點(diǎn)，不提鉆取芯，提高了純鉆時(shí)間；減少了輔助時(shí)間。提高了臺(tái)月效率；降低了成本。
　　在生產(chǎn)和試驗(yàn)中證明，臺(tái)時(shí)利用的好壞與否，直接影響著鉆進(jìn)效率；影響著鉆探成本。影響著臺(tái)時(shí)利用率的原因是多方面的；但主要是鉆進(jìn)工藝。鉆進(jìn)工藝的進(jìn)步，直接影響著臺(tái)時(shí)利用率.
　　結(jié)束語(yǔ)：
　　近些年來(lái)，我們?cè)阢@探設(shè)備和鉆進(jìn)工藝引進(jìn)方面，做了大量的工作。取得了顯著的成效。
　　為我單位的巖心鉆探，降低了成本，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。在我單位今后巖心鉆探發(fā)展中，堅(jiān)持科技興探，不斷地把最新的鉆探科研成果，先進(jìn)的鉆探設(shè)備和鉆探工藝引進(jìn)來(lái)，取得更大的經(jīng)濟(jì)效益。
　　參考文獻(xiàn)：
　　[1]中國(guó)建材地質(zhì)勘查中心黑龍江總隊(duì)巖心鉆探技術(shù)報(bào)告（1972~1991）
　　[2]巖心鉆探新技術(shù)新工藝試驗(yàn)報(bào)告（1984~1991）
　　[3]黑龍江總隊(duì)巖心鉆探技術(shù)檔案（1972~1991）
　　[4]黑龍江總隊(duì)巖心鉆探統(tǒng)計(jì)年報(bào)（1972~1991）