摘要：我們中國建筑材料工業地質勘查中心黑龍江總隊，在技術引進，巖心鉆探設備和鉆進工藝更新換代以前，還停留在上世紀六、七十年代水平。巖心鉆孔六大質量指標差；一級孔率僅占38.25%；幾乎每年都有報廢的巖心鉆孔和報廢的鉆探工作量；年平均報廢的巖心鉆探工作量占總工作量的27.34%。鉆探成本高；經濟效益差。臺月效率和小時效率都很低。通過引進應用先進的巖心鉆探設備和鉆進工藝，鉆孔質量明顯提高；一級孔率100%。沒有報廢的巖心鉆孔和鉆探工作量。臺月效率和小時效率、經濟效益顯著提高。使我們黑龍江總隊巖心鉆探擠進同行業先進鉆探行列。
　　關鍵詞：巖心鉆探設備及鉆進工藝更新；鉆孔質量；臺月效率及小時效率；技術進步；經濟效益
　　我們中國建筑材料工業地質勘查中心黑龍江總隊至上世紀一九八四年以來，在巖心鉆探技術和生產方面，引進和應用了先進的的一系列巖心鉆探設備；多種鉆進工藝；多種型號的表鑲及孕鑲金剛石鉆頭。促進了我總隊巖心鉆探技術，生產和經濟的發展。取得了顯著的經濟效益。充分顯示了科技是第一生產力；完成了我總隊巖心鉆探設備，鉆進工藝的更新換代。主要經濟技術指標；巖心鉆孔的六大質量指標；臺時利用率；與一九八四年以前相比，有顯著的提高，經濟效益成倍的增長。推動了我總隊巖心鉆探的技術進步。為準確，高質量地質找礦和提交地質成果，提供了可靠的巖心鉆探資料。
　　一、巖心鉆探設備及鉆進工藝
　　巖心鉆探設備及鉆進工藝，我總隊在上世紀一九八四年以前，巖心鉆探設備及鉆進工藝比較落后。臺月效率低；鉆孔六大質量指標差；廢品率高;鉆探成本高。落后于同行業巖心鉆探水平。在發展應用新技術；新工藝；新設備等方面，滯后于其它地勘隊伍。自從一九八四年以來，我總隊在巖心鉆探技術進步方面，投入了大量資金，先后引進了新型千米鉆機，金剛石鉆進工藝等；促進了我總隊巖心鉆探技術與生產的發展。取得了顯著的經濟效益。在巖心鉆探設備和鉆進工藝上，達到了建材系統地勘行業先進水平。淘汰了落后的鉆探設備和鉆進工藝。更新換代后的鉆探設備和鉆進工藝，使臺月效率；臺時利用率；鉆孔六項質量指標；逐年呈顯著上升趨勢。
　　在可鉆性五級以上固體礦產巖心鉆探中，85%以上采用采用金剛石小口徑鉆進工藝和金剛石繩索取心鉆進工藝。在一九九零年及一九九一年，金剛石繩索取心鉆進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。為我總隊的巖心鉆探向更高的目標，積累了技術儲備。
　　上世紀一九八四年以前，根據我總隊統計年報表明，主要巖心鉆探設備及鉆探工藝都是比較落后的。在上世紀八十年代，各行業地勘系統巖心鉆探設備及鉆探工藝，都獲得了長足的發展。立軸式液壓鉆機取代了轉盤鉆機和人力加壓鉆機。金剛石小口徑鉆進工藝取代了硬質合金和鋼粒鉆進工藝。而我總隊還停留在比較落后的水平上。當時主要巖心鉆探設備有：
　　KAM—500項巖芯鉆機（手輪）；XB—500巖芯型鉆機；XJ—100型巖芯鉆機；X—50型巖芯鉆機等。上世紀八十年代初，陸續引進裝備了立軸液壓鉆機XU—600型；XU—300型；XU—100型。供水設備主要有：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）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備，體積笨重，操作和維修以及搬遷等不方便。工人的勞動強度大，并且有一定的危險性。鉆進工藝主要有硬質合金大口徑；鋼粒大口徑。鉆探六大質量指標較低。其中巖礦芯采取率經常不達標。鉆孔六大質量指標等級低。臺時利用率低。
　　據我總隊（1972年---1983年）巖心鉆探技術檔案統計資料表明：按建材行業地質勘探鉆孔六大質量標準劃分，一級孔率僅為38.25%；尤其在硬，脆，碎復雜地層，鉆孔的質量就更難保證。報廢的巖心鉆探工作量，年平均在27.34%。經濟損失較大。
　　真對上述情況，為改變我總隊巖心鉆探落后狀態，從上世紀1984年起，總隊投入大量資金，引進先進的巖心鉆探設備及鉆進工藝；進行技術更新。引進的鉆探設備有，XY—4型巖芯鉆機，BW—1型泥漿變量泵。56毫米小口徑金剛石鉆進工藝。當年在黑龍江省浩良河大理礦區進行試驗性巖心鉆探，取得了良好的效果。1985年，引進了SGX—13M直斜兩用錳鋼輕質管塔；取代了舊式笨重的鉆塔。減輕了工人的勞動強度；提高了工作效率和進度。1986年，在56毫米小口徑金剛石鉆進應用兩年的生產實踐基礎上，又引進了S59毫米繩索取芯鉆進工藝。同時又引進了一臺XY—4型巖芯鉆機。同年在黑龍江省林口縣大盤道大理巖礦區進行了59毫米繩索取芯鉆進工藝試驗。施工的第一個ZK6號鉆孔，75度斜孔；孔深為150米；75度斜孔。實驗鉆進效果理想。（當年提交了試驗報告）1987年，針對林口縣大盤道大理巖礦區花岡偉晶巖脈（巖心鉆探可鉆性10級），可鉆性差，鉆頭“打滑”現象嚴重；效率低，成本高。小時效率僅為1—3厘米。我們引進了具有先進水平的科研成果，液動沖擊器。型號有：75毫米大口徑液動沖擊器；TK54型和TK60型小口徑液動沖擊器。
　　分別安裝在大口徑硬質合金鉆具；56毫米小口徑鉆具；59繩索取芯鉆具上；小時效率達到
　　40---60厘米。首次提高了長期以來硬質巖“打滑”巖層臺月效率過低，單位成本過高的局面。當年提交了實驗報告。
　　1990年，在黑龍江省雞西柳毛郎家溝石黑礦區，在七級以上交代巖，繼續進行YZ54—2型液動沖擊器試驗。此次試驗是在前三次試驗的基礎上進行的。目的在于進一步探索，掌握
　　液動沖擊技術的基礎上，尋求在硬或堅硬“打滑”巖層，提高效率，降低成本的有效途徑。實驗結果在后面敘述。
　　從1984年到1987年，基本完成了對巖心鉆探設備和鉆探工藝的更新換代；掌握了先進鉆探設備及先進繩索取芯技術和液動沖擊技術。使我總隊巖心鉆探跨進了先進鉆探行列。
　　二、主要經濟技術指標完成情況
　　1983年以前，巖心鉆探工藝只有大口徑硬質合金鉆進工藝和大口徑鋼粒鉆進工藝兩種。
　　根據總隊巖心鉆探技術檔案歷年統計數據，從1972年至1983年，累計完成機械巖心鉆探11,972.73米；其中報廢的機械巖心鉆探工作量為868.90米；報廢鉆探工作量占完成鉆探工作量的7.26%。平均臺月效率僅為198.95米/臺月。平均小時效路僅為0.23米/小時。鉆孔六大質量指標低；一級甲孔率就更低了。單位成本及單位材料成本分別為198.42元/米和49.92元/米。幾乎是技術引進前的四倍。
　　為了改變我總隊巖心鉆探臺月效率低，鉆孔六大質量指標差，鉆探成本高得局面，總隊首先對巖心鉆探設備及巖心鉆探工藝進行了更新。1984年，引進了56毫米小口徑金剛石鉆進工藝。當年在黑龍江省伊春市浩良河大理巖礦區進行了生產性技術試驗，完成機械巖心鉆探877.39米；臺月效率達到402.70米/臺月；小時效率達到1.68米/小時。初步顯示了先進的小口徑金剛石巖心鉆探的優越性。1986年，在此基礎上，引進了S59毫米繩索取芯金剛石鉆進工藝。當年在黑龍江省林口縣大盤道大理巖礦區進行了生產性技術實驗。最高小時效率為4.11米/小時；平均小時效率為3.03米/小時。最高提鉆間隔為82.84米/回次；平均提鉆間隔為66.14米/回次。臺月效率達到832.38米/臺月。
　　1987年，針對黑龍江省林口縣大盤道大理巖礦區花崗偉晶巖脈多，而該巖脈層較厚的特點（該巖脈硬度為可鉆性9~10級，研磨性強。巖心鉆探稱為堅硬“打滑層”），回轉鉆進，鉆頭打滑不進尺，時效只進尺幾厘米；小時效率太低，鉆探成本高。引進了當時國內最先進的兩種型號的小口徑液動沖擊器即：TK54型和TK60S型兩種。改變原來單一純回鉆鉆進工藝；沖擊—回轉復合鉆進工藝。目的是在回轉鉆進的基礎上，增加液動沖擊力，改變鉆頭碎巖的方式；由原來的切削—剪切型巖石碎巖方式，即切削碎巖；改進為沖擊—剪切型巖石碎巖方式，即體積破碎巖石。有效提高小時效率；降低鉆探成本。在電氣石，花岡偉晶巖堅硬“打滑層”，采用液動沖擊—回轉鉆進工藝，平均小時效率達到0.55米/小時；平均臺月效率達到93.72米/臺月；在同一地層純回轉鉆進，平均小時效率只有0.09米/小時；平均臺效只有15.62米/臺月。
　　1990年，在黑龍江省雞西市柳毛石墨礦區，該礦區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，屬于堅硬打“滑地層“。在此前的基礎上，又引進了---YZ54-2型小口徑液動沖擊器。在電氣石，花崗偉晶巖鉆進中，在末使用液動沖擊器之前，小時效率最高僅為0.90米/小時；使用后達到2.53米/小時。小時效率提高二點五倍。
　　所以，在硬或堅硬，研磨性強的巖層鉆進，采用液動沖擊回轉鉆進，可以顯著提高小時效率及臺月效率；降低鉆探成本；顯著提高經濟效益。
　　回轉鉆進和回轉沖擊鉆進小時效率及臺月效率對比表

                  
　　　鉆孔質量情況
　　隨著巖心鉆探設備及鉆進工藝的更新，以及不斷地總結改進，鉆孔質量的六大質量指標也逐年提高。從1984年開始起，采用56毫米小口徑金剛石鉆進工藝和S59毫米繩索取芯鉆進工藝。在完成的鉆孔中，一級孔率為100%。在影響鉆孔質量六大質量指標中，主要質量因素是巖礦芯采取率。由于采用了上述兩種鉆進工藝，巖礦芯采取率平均在90%以上。
　　（國家巖心鉆探規范規定：巖礦芯采取率為：75%和85%以上合格）從而保證了鉆孔的質量。優于鋼粒鉆進工藝和硬質合金鉆進工藝的鉆孔質量。顯示出小口徑金剛石鉆進工藝的優點。金剛石鉆進工藝鉆孔質量如下表：
　　金剛石鉆進工藝鉆孔質量情況表
　　                    
　　　　
　　金剛石鉆頭使用情況
　　1984年至1991年，在非金屬礦地層中鉆進，使用了多種類型的金剛石鉆頭。提高了巖礦芯采取率；小時效率和臺月效率。保證了鉆孔的質量。使用的金剛石鉆頭種類有：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中，大理巖可鉆性為五級，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；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。小時效率為：最高位2.96米/小時；最低為2.10米/小時。在該礦區花岡偉晶巖、片巖、閃長巖類、花崗巖等巖層鉆進中，可鉆性為八級左右；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；最低鉆頭壽命為4.97米/個。小時效率最高為1.87米/小時；最低為
　　0.55米/小時。在該礦區五級大理巖和片巖地層中，和中國建材地質研究所鉆探研究室一起試驗了56毫米、S59毫米、75毫米、91毫米人造金剛石復合片鉆頭；平均鉆頭使用壽命為65.87米/個；小時效率平均為2.09米/小時；平均鉆頭成本為3.80元/米。在上述地層中，又實驗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；平均鉆頭使用壽命為14.47米/個；平均小時效率為3.21米/小時；平均鉆頭成本為17.30元/米。當年向中國建材實質勘查中心提交了實驗報告。使我們的金剛石鉆頭試驗與使用處在國內同行業先進行列。
　　近些年來，在多種地層中實驗、使用的金剛石系列鉆頭，取得了比較理想的效果。在生產和科研實踐中，真對不同的地層，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；在這類地層中鉆進，鉆進效率高，鉆探成本低。人造金剛石孕鑲鉆頭，對巖石的硬度、研磨性及巖石的完整程度適應范圍廣。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，適應性強，有著廣闊的使用前景。人造金剛石復合片鉆頭和人造金剛石聚晶表鑲鉆頭，試驗表明，只要改變金剛石復合片和聚晶復合體的材料參數，提高抗壓、抗磨強度，可以替代天然表鑲金剛石鉆頭。節省資源，降低鉆探成本。也是很有發展前途的。綜上所述：人造金剛石孕鑲鉆頭、人造金剛石復合片鉆頭、人造金剛石聚晶表鑲鉆頭，這三種類型鉆頭，繼續研究試驗應用，可作為今后巖心鉆探人造金剛石鉆頭的發展方向。
　　部分年代金剛石鉆頭使用情況如下表：

                  
　　　臺時利用情況：
　　1984年以前，在末采用金剛石小口徑鉆進工藝以前，臺時利用率是不高的。純鉆比率最高也只有24.58%；最低只有12.52%。1984年以后，引進56毫米小口徑金剛石鉆進工藝和S59金剛石繩索取芯鉆進工藝，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繩索取芯鉆進工藝，在中深孔鉆進中，更體現了它的優點，不提鉆取芯，提高了純鉆時間；減少了輔助時間。提高了臺月效率；降低了成本。
　　在生產和試驗中證明，臺時利用的好壞與否，直接影響著鉆進效率；影響著鉆探成本。影響著臺時利用率的原因是多方面的；但主要是鉆進工藝。鉆進工藝的進步，直接影響著臺時利用率.
　　結束語：
　　近些年來，我們在鉆探設備和鉆進工藝引進方面，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，取得了顯著的經濟效益。在我單位今后巖心鉆探發展中，堅持科技興探，不斷地把最新的鉆探科研成果，先進的鉆探設備和鉆探工藝引進來，取得更大的經濟效益。
　　參考文獻：
　　[1]中國建材地質勘查中心黑龍江總隊巖心鉆探技術報告（1972~1991）
　　[2]巖心鉆探新技術新工藝試驗報告（1984~1991）
　　[3]黑龍江總隊巖心鉆探技術檔案（1972~1991）
　　[4]黑龍江總隊巖心鉆探統計年報（1972~1991）