掘削技術の核心をマスターする
これまでに発見された鉱物資源の60％以上は地下に分布しており、探査掘削技術が必要です。中国の地質探査は比較的遅れて発展したため、掘削技術のレベルはそれほど高くなく、平均探査深度は300メートルから500メートル以内です。これにより、中国の深層探査と国際レベルの間に一定のギャップが生じ、中国の深層探査作業のさらなる発展に役立ちません。そのため、関係する技術研究者は、掘削技術、特に深層掘削技術をさらに研究する必要があります。
深層探査掘削の特徴:
浅層探査や露天掘り探査と比較すると、深層探査は主に深部地殻の探査に使用されます。地質探査者は深井戸の掘削技術を使用して地層探査を行います。深層探査掘削には、次の主な特徴があります。
（1）掘削過程では、さまざまな種類の地層に遭遇します。深層探査を行う前に、すべての準備を整え、最初に浅い地層を掘削し、徐々に深く掘り下げる必要があります。掘削プロセスでは、地層の種類を考慮する必要があります。これらの地層はすべて、長い時間をかけて形成され、継続的な変化を遂げてきた古い地層です。たとえば、済寧鉄鉱山は、深層探査掘削プロセス中に、馬家溝石灰岩、長清石灰岩、九龍石灰岩、ドロマイト、珪質絹雲母千枚岩など、さまざまな種類の岩層に遭遇しました。掘削時には、坑壁の崩壊の問題を解決するために、大口径のボーリングホールが必要です。
（2）複雑な地層。深層探査掘削では、地質構造の影響を受けることは避けられません。特に金属鉱物の探査では、地層の種類の多様性とさまざまな地質学的要因の影響により、探査結果が不正確になります。
例えば、鉄鉱石、銀鉱石、金鉱石、銅鉱石など、さまざまな鉱石を比較すると、鉱石層の下部の複雑な地質環境により、構造が絶えず移動し、断層帯が絶えず発達しているため、地層は不安定です。一部の地層には水も含まれており、これも重要な不安定化要因です。
地層中の泥や岩石は地層を不安定にし、弱い摩擦滑りを示したり、地層に浸透したりします。掘削時間が比較的長いため、穴壁は安定性を失います。地層が露出した後、掘削時間が長くなるにつれて、地層は必然的に掘削の影響を受け、変化します。掘削中に硬くて滑りやすい地層に遭遇すると、ドリルビットが損傷し、掘削効率が必然的に影響を受けます。
（3）ボーリングホールの傾斜を防ぐのは難しい。深層探査掘削を行う際、葉理構造や地層の発達した地層に遭遇しやすい。岩石自体の異方性により、掘削プロセス中に傾斜を防ぐのが難しいという現象が発生します。ボーリングホールの傾斜が発生すると、解決が困難です。掘削技術を最適化することで、深層探査掘削の品質を向上させるだけでなく、進捗を確保することもできます。
深層探査掘削技術のポイント：
上記の深層探査掘削の特徴分析に基づくと、深層探査掘削の過程でいくつかの共通現象が発生することが明確にわかるため、技術操作が確実に実施され、掘削品質が向上するように、対応する技術調整を行う必要がある。本研究の技術ポイントは、主に、複雑地層掘削の技術ポイント、断層泥掘削の技術ポイント、方向性掘削の技術ポイントの3つの側面を含み、詳細は次のとおりです。
（１）深層探査掘削における複雑地層の掘削技術のポイント：
河川の作用、鉱岩、風化などによって形成された複雑な地層で、岩石自体は弱く固まった地層であり、岩石粒子の結合値は比較的低いです。このタイプの地層では、探査掘削作業の円滑な展開を確保し、半分の労力で2倍の結果を得るために、掘削ツールの使用を選択する必要があります。
掘削作業に入る際には、掘削速度を合理的に制御し、掘削位置を正確に把握し、影響要因を合理的に制御して、掘削作業への悪影響を回避し、穴壁の落下や破損を引き起こすことが必要です。
掘削時に使用するフラッシング液の粘度により、岩石粒子の低接着性が増加し、穴壁に現れる岩石粒子を処理して、岩石との結合性が向上します。泥ポンプは、井戸壁の崩壊や損傷の問題を回避するために、操作中に制御する必要があります。したがって、水損失制御を適切に行う必要があります。
例えば、頁岩層を処理する過程では、泥岩層の低下の問題を軽減し、崩壊や漏出を避けるために、水分損失を8mlから10mlの間で制御する必要があります。建設中に高塩分掘削流体を使用する主な目的は、溶解を減らし、地層の塩岩が掘削孔の直径に影響を与えないようにすることです。
探査掘削中に高度に断片化された地層に遭遇した場合、特定の封鎖措置を講じる必要があります。活性物質またはセメント物質を使用すると、地層内の緩いまたは固まった破砕岩が引き続き固まり、掘削中に落下するのを防ぎ、それによって岩盤表面の安定性が向上し、掘削前の岩盤強度が向上します。
もちろん、泡泥掘削やケーシング技術を使用して、岩盤の破砕部分を密閉することもでき、岩盤に優れた補強効果をもたらします。
（２）深層探査掘削における断層泥穴断面の掘削技術のポイント：
深い地層は、地質学的変動の影響を受けて断層泥現象を引き起こす可能性があります。このような地層で掘削する場合、キーポイントを効果的に制御する必要があります。たとえば、亀裂のある岩層に穴を掘削した後、通常は塑性流動の問題が発生し、ドリルが詰まったり、ネッキングが発生したりします。亀裂のある地域の岩層が長時間高い応力を受けると、地層の内部応力の不均衡という問題が発生します。
このタイプの地層には、モンモリロナイトなどの粘土が含まれることが多く、吸水や膨張を起こしやすく、ネッキングを引き起こします。また、掘削された岩石の表面積は比較的大きく、品質は非常に良好です。水に遭遇すると、ドリルロッドを締め付け、ドリルロッドを引き抜く難易度が高まります。
そのため、掘削プロセス中は、鉱山内の水分損失を制御する必要があります。通常、水分損失は30分あたり8〜10mgです。潤滑性を制御した後、一定濃度の植物油を泥水に添加する必要があり、濃度は6％〜10％に制御する必要があります。
（３）深層探査掘削における方向性掘削技術のポイント：
深層探査における枝孔と主孔の掘削は、重要な建設リンクです。掘削の過程では、方向性掘削技術の要点を習得し、掘削力を制御し、掘削精度を半メートル以内に制御する必要があります。方向性掘削技術を使用すると、ハロゲン鉱石の探査と掘削で良好な結果を達成できます。深層探査掘削の過程では、掘削技術の効率を低下させ、掘削品質に影響を与えないように、掘削前にさまざまな準備を行う必要があります。
技術の継続的な発展に伴い、掘削技術も向上し続けます。例えば、掘削データに関しては、理論、掘削設計、掘削試運転、掘削、測定などの精度が向上しました。掘削操作とデータ分析を同時に実行して、作業効率を向上させます。したがって、方向性掘削技術の応用では、技術的な利点を発揮し、ドリルパイプとドリルストリングを組み合わせて使用して、ドリルパイプの力をバランスさせる必要があります。
また、掘削パイプの潤滑とメンテナンスに注意を払い、摩擦と抵抗を減らして掘削パイプの効率を向上させる必要があります。掘削深度が50メートルに達したら、掘削孔の角度と支持力を測定し、測定結果に応じて掘削力と掘削角度を調整して、掘削の難易度を下げる必要があります。掘削深度が150メートルを超える場合は、掘削パイプの直径と壁の厚さを適切に増やし、高強度ロープコア掘削パイプを選択する必要があります。
