摘要：科学技术发展大力促进了我国社会发展中能源结构的更新，核能在我国能源体系中的占比日益增大，而大力发展核能，也是当下我国推进能源转型的关键。我国早期核电厂建设集中于南方地区，核能能源辐射与应用范围相对有限，而随着新时期我国能源结构的发展革新，广大北方地区陆续开展核电厂等核工程建设，以求推动当地能源供给结构革新，积极配合我国社会发展中能源结构转型升级的发展目标。基于此，本研究将以地质综合勘探活动开展的意义与工作原则为基础，参考现有的核工程建设中地质综合勘探中的钻探技术应用，总结其中先进经验。

　　关键词：地质综合勘探；钻探技术；核工程

　　地质勘探活动具体指在工程建设中，对工程建筑预定选址区域的地质情况开展勘查与探测作业，依据工程施工设计要求勘测确认适宜的水泥层，并结合持力层地基承载力明确建筑基础应用类型，同时计算得到工程建设基础参数的调查活动。地质综合勘探工作的开展，能够为工程建设活动开展提供全面的地质信息支持，通过地质综合勘探能够获取到的地质信息包括工程区域地层、岩石、地质结构、矿脉分布与水文信息等。基于各种先进的钻探技术支撑，能够使地质综合勘探工作质量与效率得到充分提升，进而为之后的工程建设活动提供更完备的地质数据支持，保证工程建设整体的质量。核电厂等核工程建设对于工程建设区域的地质情况同样十分关注，做好前期的地质综合勘探工作，全面了解工程建设区域地质信息，是确保未来工程施工活动是否能顺利开展，工程建设质量能够合格的关键要素。因此，在核工程建设的前期需要组织开展地质综合勘探工作，而其中的钻探技术应用就成为保证工作质量的关键因素。

　　1地质综合勘探工作开展的意义与基本原则

　　1.1工作开展的意义

　　地质综合勘探工作开展中，工作内容较为繁复，且各项工作的复杂程度较高。在实际工作开展中，工作人员要具体完成包括物探化勘查、地质构造勘查、钻探勘查等地质勘探活动。而在地质综合勘探工作中可以应用的技术方法也极为多样化，目前常用的方法包括地球物理勘探方法、钻探方法、坑槽勘探方法等。而结合目前的地质综合勘探活动开展情况，此项工作开展的价值意义十分显著，具体体现在以下方面。

　　首先，地质综合勘探工作开展大幅度提升了地质勘探工作开展效率，并为生态环境保护提供了更为有力的支持。通过地质综合勘探技术，能够对区域内地质情况进行全面、系统的获取，提升勘探人员对区域内地质情况的科学认知。以此为基础能够帮助后续工程施工中综合考虑区域地质情况，制定更科学的工程施工方案，由此实现地质勘探工作效率提升。而通过地质综合勘探可以为工程施工企业与环保工作单位进行区域生态环境风险预警提供更全面的数据参考，从而制定更完备的工程施工方案，促进工程建设与生态环境保护的协同。其次，地质综合勘探工作开展对预防地质灾害具有突出作用。通过地质综合勘探能够获取到更加完整、时效性更高的区域地质灾害预警信息。针对地质灾害防控，在地质综合勘探工作可扩展中可以将工作重心向这一方面作适当倾斜，通过对区域内各项地质信息的综合分析对潜在的地质灾害风险做出更精确的预警，并根据预警结果制定对应处置措施，切实提升对勘探区域各类地质灾害的防控效果。最后，开展地质综合勘探活动对地质勘探事业的整体发展也起到至关重要的作用，地质综合勘探对于区域地质情况的全面调研有助于科研工作者从整体层面了解地质结构生成的各种机制，促进地质学科整体理论体系的健全。而在此基础上，工程建设中可以根据地质学最新研究成果设计发展出更加先进的工程施工发展，让地质学发展成果充分惠及工程建筑行业发展。

　　1.2工作开展的基本原则

　　第一，地质综合勘探作业中要遵循统筹规划基本原则，充分明确开展地质综合勘探活动的核心目标。以工作的核心目标为基础统筹规划开展各项具体工作，确保各项工作开展之间充分联通，构成完整的工作体系。第二，地质综合勘探工作实践中，鉴于工作内容反复、复杂程度高等客观特征，在实际工作中积极整合过往先进的工作经验，从中寻找有利于提升工作质量的客观规律，以此为依据制定更加科学、合理的工作方案与管理制度，保证各项工作有序推进，同时加强工作中的人员安全保障。第三，地质综合勘探工作开展中，要确保工作内容整体安排契合区域根本的发展需求。工作开展中，需要深入了解勘测区域轴线的生态环境、社会经济发展水平、居民生活环境等信息，在进行地质勘探活动的过程中要最大程度上避免工作开展对当地社会经济发展与居民日常生活可能造成的影响。与此同时，为满足勘探工作需求与发展需求，还需与时俱进，科学、合理地使用现代化勘探技术。尤其是要重点关注钻探技术优化的问题，通过钻探技术优化提升钻探作业效率，以此带动地质综合勘探整体工作质量的提升。

　　2地质综合勘探中钻探技术优化方案分析

　　本次研究中，针对地质综合勘探中钻探技术优化方案设计，以广东某核电厂初步可行性研究阶段勘察为例对此展开研究分析。地质综合勘探中的钻探技术优化要保证与整体的地质综合勘探活动的联通。根据地质综合勘探工作的整体构成，将根据工程实例中的物探技术应用制定钻探技术优化方案。

　　2.1工程概况

　　某核电厂工程厂址建设区域工作面（编号2311）走向长度1250m，切眼长度200m。根据相关地质资料信息显示，该区域地层中可能含有较多矿产，对此需要在地质综合勘探工作中加以勘探明确。区域地层表面成分以粉砂岩为主，在部分地段相变为泥岩、炭质泥岩，而地层深处普遍分布有灰色或灰黑色炭质泥岩。地层中炭质泥岩的厚度大体呈现南部小、北部大，山坡向斜位置泥岩层相对较厚的特征。这种地质特征在地质学理论中一般对应能源矿藏的地质特征。工程厂区建设中要尽可能回避占用矿产资源分布区域等具有显著经济价值的地块，因而工程建设前期阶段的地质综合勘探中要探明工程建设区域可能的矿产资源储备，进行更科学的选址。

　　2.2物探勘探结果

　　对工程建设区域开展地质综合勘探，工程技术人员结合区域周边现有地质数据资料，制定物探结合钻探的综合勘探工作方法。钻探作业中，需要通过物探勘探完成对区域地质情况的初步勘探，为之后钻探作业技术方案设计提供必要依据。作业中使用瞬变电磁法进行物探勘探作业。物探勘探结果显示，在距2311运输顺槽30m的剖面位置上，走向100m～200m区域表现出高阻异常特征，根据这一结果推测该位置地层整体为岩石质地层，没有矿产资源分布。在确定没有矿产资源分布的前半部分区域的岩土层厚度达到12m，而后方的区域矿产资源分布厚度达到了17m。相较于前半部分，后半部分矿产资源储量更大，进行矿产资源开采作业的价值更高。而距2311工作面回风顺槽30m位置的剖面上，走向250m～400m的区域表现出高阻异常特征，推测该区域没有矿产资源分布。在确定没有矿产资源分布的前半部分区域的矿石厚度达到11m，而区域后方的区域矿产资源分布厚度达到了13m。该区域与距2311运输顺槽30m的剖面位置的矿产分布情况整体趋势相同，后半部分表现出更明显的矿产富集特征，但这一区域矿产资源的前后分布体量差距要更小。物探勘探结果显示的区域完整的矿产资源分布情况中，600m位置点整体为正常岩土层区域，750m～1000m位置之间的区域是工作面内矿产资源分布的主要区域，其中750m位置的矿产资源分布深度更大，从750m～1000m位置范围内矿产资源分布整体呈现逐渐变浅的规律。

　　2.3钻探技术优化

　　根据以上物探结果可知，工作面走向的750m～1000m区域没有矿产资源的分布，而没有矿产资源分布区域的实际边界难以通过物探勘探得到精确的结果。对此，工程地质综合勘探中配合应用钻探技术方法。钻探技术应用中，前期阶段采用上分层千米定向钻孔技术。对此，研究中将具体分析应用此项技术开展钻探作业的最终成果，在此基础上配合应用普通液压钻机进行局部钻探勘探，明确工作面中无矿产资源区域的具体边界，对工作面地质情况有更加明确的认知。

　　2.3.1千米定向钻机钻探

　　鉴于工作面中确系有矿产资源资源分布，在工程钻探技术优化中要具体考虑到地层内瓦斯气体的妥善处理，防止钻探作业中可能出现的安全风险与事故。基于此，千米定向钻机施工的钻孔应重点针对工作面回采中的上隅角瓦斯治理。根据此，千米定向钻机施工范围限定在工作面的回风巷区域。而有关各个钻孔的设计参数要求，不同位置的钻孔参数标准是不同的。1#钻孔的钻孔直接设定为145mm，钻洞深度780mm，终孔与矿产层钉板间距离设定为5m，距回风顺槽巷帮距离设定为15m；2#钻孔的钻孔直接设定为145mm，钻洞深度770mm，终孔与层钉板间距离设定为6m，距回风顺槽巷帮距离设定为10m；3#钻孔的钻孔直接设定为145mm，钻洞深度760mm，终孔与矿产层钉板间距离设定为7m，距回风顺槽巷帮距离设定为5m；4#钻孔的钻孔直接设定为145mm，钻洞深度760mm，终孔与层钉板间距离设定为7m，距回风顺槽巷帮距离设定为5m；5#钻孔的钻孔直接设定为145mm，钻洞深度770mm，终孔与层钉板间距离设定为6m，距回风顺槽巷帮距离设定为10m；6#钻孔的钻孔直接设定为145mm，钻洞深度780mm，终孔与层钉板间距离设定为5m，距回风顺槽巷帮距离设定为15m。

　　在开展千米定向钻孔施工的过程中，以ZYL-15000D矿用履带式全液压定向钻机作为施工设备。该设备整体由定向钻机与泥浆泵车两部分构成，设备工作状态下的标准扭矩为15000Nm。设备中的钻杆属于通缆钻杆，规格为Ф89mm×3m。在进行钻孔作业时，施工人员要随时观察钻孔向下行进的轨迹，针对因地面重力、岩石质地变化引起的钻孔轨迹偏移现象进行及时调整，避免钻杆与地面不垂直导致钻探位置偏差，影响最终的钻探勘探结果。钻机施工中通过注水排渣的方式获取地层不同深度岩土、土壤样本，对钻孔位置的岩性进行鉴定分析。正常情况下的钻孔作业中，打矸水压一般设置为600Psi～800Psi，而在进行含矿区域的钻探作业时，要将钻机水排渣的水压设置为400Psi～600Psi，避免水压过大影响样本采集的效率。作业中遭遇软矿地层时，水压可能会出现骤然下降的情况，并引发水压数值的剧烈波动。这种情况，钻杆向下伸入的速度会明显加快，返出的碎渣增多，且在排渣口位置发现有明显的大块。当出现这些情况下应立即暂停钻孔施工，对钻孔进行反复清洗，直到钻头中返出的渣体积明显变小或完全无渣返出。之后调慢钻杆向下给进的速率，如果压力持续升高，且钻杆中返出的渣体积仍然较大，应关闭设备，将钻杆从钻孔位置整体取出，转移至合适区域进行全面的洗孔作业，对钻杆孔洞内部进行彻底清洁。

　　案例工程中在钻探作业方案的设计中，确定的1#、2#、3#、4#、5#、6#钻孔设计层位均位于矿层中。现场钻探作业中，1#钻孔钻进到800m～830m的区域获取的渣为岩石质，显示该区域为岩层分布区域；2#钻孔钻进到750m～810m的区域获取的渣为岩石质；3#钻孔钻进到750～815m的区域获取的渣为岩石质；4#钻孔钻进到730m～910m的区域获取的渣为岩石质；5#钻孔钻进到730m～920m的区域获取的渣为岩石质；6#钻孔钻进到740m～900m的区域获取的渣为岩石质。除此之外，其他所有钻探作业区域获取的样本均为矿石。根据此能够进一步提升对工作满地层面矿产分布边界的界定。根据以上钻探作业结果，作业面回风巷北侧矿产分布相对富集。工作面中走向30m～65m的无矿产区域中，南侧部分面积要更大一些，而走向160m～190m的无矿产区域钻探结果与前期物探结果大体一致。

　　2.3.2液压钻机钻探

　　基于以上钻探施工结果，为进一步提升钻探勘探结果的精确度，钻探技术优化方案设计中进一步引入普通液压钻机钻探技术手段。根据以上钻孔设计的内容，采用相同的技术方式选定合适位置设置新的钻孔，通过更多钻孔设置进一步提升钻探精度。钻探作业实践中，施工用设备选用ZYW2000型号钻机，钻杆使用普通制式的钻杆即可，钻杆规格为Ф50mm×75mm,根据排渣情况对钻进前方地质情况进行更加科学的判断。根据以上的钻孔设计方案开展钻探作业，得到最终的钻探结果。钻探结果显示与之前的钻探结果大体一致，700m位置是地层中矿产资源分布起始位置，到1200m位置时到达矿产层的最后部分。

　　根据以上内容能够了解到，工作面回风顺槽一侧没有矿产资源分布的区域与物探结果相比要更大。按照先前物探勘探的结果，5#钻孔区域周边应分布有10m范围的岩石，根据这一点推测工作面北侧仍然存在一片没有在物探及定向钻探中发现的没有矿产分布的区域。而工作面运输顺槽一侧的钻探结果与先前同样位置的物探结果大体一致。4#钻孔获取的样本全部为矿石，而根据2#、3#钻孔钻进中发现岩石的深度可以明确，运输顺槽一侧的没有矿产资源分布的区域要比物探结果得到的面积更大。之后，设定1#、9#两个钻孔位置，确定两个钻孔方位角一致的情况下分别进行上向孔与下向孔施工，其中上向孔的倾角为45°,下向孔的倾角为-15°,两个钻孔施工的长度都要达到200m以上。钻孔向下10m到孔底所返出的渣都是岩石，根据这一点推测在工作面中的无矿产区域的上方与下方均无矿产资源的分布，而对矿产资源富集区域的剖面矿产储量探测结果与前期物探结果大体一致，没有矿产分布区域地层成分以岩石为绝对主体。综合上述钻探结果可知，工程工作面692m～1000m范围内大多数区域都没有矿产资源的分布。如果在该区域进行采矿作业，需要在回采中对采矿设备推进速度进行科学调整。

　　而从核电站工程施工选址的视角来看，工作面地层中有着较丰富的矿产资源分布，具有较高经济价值。从经济角度考虑该区域不适宜作为核电厂的厂址，需要另外选择其他区域进行勘探作业。在进行其他区域的综合勘探作业时，可以通过上述钻探技术优化方案开展勘探，提高勘探质量。

　　3结语

　　综上所述，本次研究中结合实际的工程地质综合勘探案例，对地质综合勘探中的钻探技术优化进行了系统研究。针对钻探技术的优化，研究内容提示此项技术的主要优化方向在于不同钻机设备应用，由此在钻探作业中设置不同深度的钻孔，实现钻探作业的立体化。而钻孔位置的设定，则要充分参考物探结果，以提升钻孔位置设置的精确度，提高钻探质量的同时实现钻探作业与其他地质勘探作业的更紧密关联。