[拼音]：tankuang gongcheng

[外文]：exploration engineering

地质勘探工作中，为探明隐伏矿体或某些特定地质体的形态、产状、深度、规模、结构和储量，取出有代表性的实物地质资料的工程技术。研究这一工程技术的学科称探矿工程学或探矿工程。其内容包括钻探工程、坑探工程和探矿机械。

第二次世界大战后，科学技术和工业得到迅猛发展，对矿产资源的需求猛增，从而促进了地质工作的技术进步：

（1）地质勘探从单一的地质调查发展为多工种综合地质勘探；

（2）地质工作从过去局部的、浅层的、定性描述阶段转向地壳的纵深方向和定量测定的新阶段；

（3）探矿工程是直接获得大量地下实物地质资料和地球物理信息的唯一方法，并作为计算矿产储量或提出地质体科学结论的可靠依据；

（4）地质勘探工作要力求投资少、收效大、勘探周期短，探矿工程能加快勘探速度、缩短勘探周期。

在地质勘探和建筑基础勘查工作中，根据地质设计的勘探线距离和网度,用专用的钻探机械,按一定设计角度、方位和钻孔轨迹施工的钻孔，通过钻孔取得岩（矿）心、岩屑，下入测试仪器探测钻孔内地层、矿体、油气和地热等情况的工程。简称钻探。钻进中破碎岩石主要采用机械方法。其他物理的或化学的碎岩方法尚处于试验研究阶段。根据破碎岩石的外力作用方式，钻探方法可分为回转钻探、冲击钻探、冲击回转钻探、振动钻探和喷射钻探等。

钻孔的目的是为了探，首先是从钻孔中逐段取出岩（矿）心（见岩心与矿心）、岩屑、液态样（石油、水、地热水、矿化水、结晶水等）、气态样（天然气、二氧化碳、氢、氦等）等实物地质资料，供观察研究、物质成分化验和物性测定，以获得齐全的定性定量数据。钻探能验证地表地球物理资料是否准确可靠，为孔内物理测试提供通道，获得岩矿层的物性信息。一些大口径钻探孔可以用作开采地下水、地热能、油气，观测地下水动态，钻孔安置仪器可作长期观测站监测预报地震或为加固改造薄弱地基打灌注基础桩、加固建筑物基础，整治泥石流、滑坡等。

地质钻探工程的工艺流程、工艺技术和基础理论，与石油天然气开发钻井工程大体相近。但钻孔较浅、较小，设备较轻，面临的岩矿层品种很多，采取岩（矿）心样品等的工艺技术远较油气钻探复杂。钻孔的直径和深度取决于矿层的埋藏深度和钻孔的用途。

（1）固体矿产钻探。钻孔直径小（一般为46～94毫米）；要全孔取岩（矿）心和矿屑；按矿种的不同，深度从几十米到2000多米不等；我国最深岩心钻孔为2505米，世界最深岩心钻孔为5424米（1988，南非威斯特兰）。

（2）水文地质钻探。普查孔直径小于150毫米;勘探孔直径一般为150～350毫米；水井直径一般为150～550毫米，深度一般为300米左右,我国最深水井1200米。

（3）石油天然气钻探。口径大（一般开孔915毫米，终孔216毫米），较深（一般为1000～7000米），主要钻探沉积岩，取岩心较少，以岩屑录井为主，要用大型石油钻机施工，为防止高压油气层发生井喷，井口要安装防喷器具。

（4）地热钻探。遇到的是高温热流体（一般为100～200°C）,在沉积岩或火成岩中钻探，钻孔口径、施工方法与油气井近似，要安装高压耐热防喷器，使用高温处理剂防止钻井液在高温下失去稳定性，还要预防高温热膨胀使套管折断。井深一般1000～3000米，世界最深井是美国索尔顿湖地热井(1986)，井深3220米，井温高达365°C。

随着工业和建设事业的迅速发展，钻探工程应用领域日益拓宽。地质找矿任务已转入以区测普查能源、水资源、贵金属和非金属为重点，普查找矿和矿产预测规模大了，还需要探明埋藏较深的隐伏矿体。随着航测、遥感区域的扩展，钻探验证工作量急剧增加。煤、地热、水资源、贵金属和非金属矿产钻探工作量也随之增加。钻孔口径和孔深将向两极发展，既要用金刚石打小口径钻孔，又要用大型钻机打地热井和1～3米大口径基桩孔。还要为深部地质学研究施工深孔、超深孔作好前期准备。

在地质勘探工作中，用来揭露和追踪地质现象、矿体产状，从地表或地下掘进的各类小断面的坑、井、槽、巷工程。它是探矿工程的一个组成部分，也是采矿工程的一个分支。

（1）供地质人员进入坑道内直接观察研究地质构造与矿体产状，进行地质素描；

（2）直接采集样品，为探明高级储量，以及后续的矿山设计、采矿、选矿和安全防护措施提供依据；

（3）若干有色和稀有贵重金属矿床必须用坑探工程验证物探、化探和钻探资料；

（4）部分坑道用于探采结合。

（1）断面小，机掘水平坑道一般为1.8×2.0～2.2×2.2平方米，手掘一般为1.2～1.5平方米；

（2）坑道一般都比较短浅，因筹建、搬迁较频繁，宜于使用小型轻便、自行式机械设备；

（3）为防止有害气体溢出， 掉入和保护矿山完整，坑探任务完成后，要充填或封闭坑道。

坑探工程除在稀有金属、贵金属、有色金属等普查勘探中发挥重要作用外，近年来也拓展到隧道、采石、小矿山采掘和砂矿探采等领域。

钻探和坑探施工设备的总称。钻探过程中带动钻具向地下钻取样品的专用机械，包括钻探机、泥浆泵、动力机和钻塔，称钻探机械。坑道掘进过程中使用的凿岩、装岩、运岩、通风排水等专用设备，称坑探机械。探矿机械与石油开采和采矿机械相比，其特点为：

（1）机械设备小而轻便；

（2）矿山以压风为动力的机械较多，而坑探短浅坑道，多以电和内燃作动力，只在深坑道才多以压风作为动力。

由于探矿工程是在石油天然气及其他矿产的钻井和采掘工作中演变、发展起来的。因而其应用的基础理论也与其大同小异。它既利用了前者已建立的一些理论基础,又结合自身的特点加以应用,建立并发展了自身的一些独特之处。

研究钻探过程中孔底碎岩、保持孔壁稳定和岩（矿）心完整等机理及方法的学科。它既把石油天然气钻井的孔底碎岩及压力平衡保持孔壁稳定的理论和方法应用于地质岩心钻探及水文、工程地质钻探等方面，又利用岩石强度抗压大于抗剪，抗剪大于抗弯，抗弯大于抗拉的原理，发展了冲击回转钻探，及用各种单动的双层岩心管、半合管等减少振动及磨损的方法保护了岩（矿）心的完整。

在这方面是结合地质钻探和坑探的技术条件，通过研究、发掘岩心物理力学性质与钻探和坑探凿岩的相关关系，把钻探与坑探凿岩的岩心分级，建立在岩石试验力学与岩石可钻性相关关系和岩石破碎理论的基础之上（见岩石物理力学性质与可钻性、坑探岩石分级）。

此外，在水力学应用于钻头设计的钻头水力学、胶体化学、高分子化学及流变学在钻井液中的应用与研究，优化理论和优选法在探矿工程中的应用，遥感、遥控技术以及计算技术在探矿工程中的应用与研究等也都已有一定的开展和成果。

未来探矿工程将致力于：

（1）开拓高技术应用，包括优化钻进与掘进参数、建立多功能数据库、开展“CAD”机械设计、研究新式随钻测量(MWD)仪器，试行钻进水平孔、煤田气化钻孔体系等；

（2）研究新一代小型轻便和高效率设备；

（3）积极开展大陆科学深钻（超深孔钻探）的科研工作，研制新型深钻设备。

参考书目

我国地质大学（北京）主编：《钻探工程学》，地质出版社，北京，1989。

我国地质大学（北京）主编：《勘探坑道掘进学》，地质出版社，北京，1989。

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