背包钻机在地质勘查中的应用——以邢台西部山区勘查为例

胡志涛

（河北省煤田地质局第二地质队，河北 邢台 054000）

随着国家对环境保护工作日益重视，绿色勘查作为一种更为先进的勘查理念为目前勘查工作指明了方向，在此背景下基于绿色勘查的浅钻技术得到快速发展，背包钻机作为浅钻的一种技术手段，在地质勘查工作中得到广泛应用，取得了比较好的勘查效果。

1 背包钻机的型号及特点

在本次邢台西部山区矿产资源调查评价项目中使用的背包钻机为山东恒旺集团有限公司研发的HW-B30，该钻机主要用在区域地质填图、物化探取样、地质灾害预防等工作中。

恒旺背包钻机是一种主要适用于山区、交通和能源不便地区的小型轻便化取样钻孔设备，具有携带简便、操作灵活、高效耐用等特点。本钻机全部重量仅为25kg，且易拆易装，快速取芯，该套设备在山区矿产勘查时具有无可比拟的优势。

2 背包钻机的结构及工作原理

主要结构包括动力机构、减速机构、钻杆连接机构。还包括钻杆、取芯管、钻头、接手、压力供水壶、各种小工具等配件。

其工作时主要由汽油发动机与钻杆连接，钻杆通过钻具与钻头连接即可，同时将供水系统与发动机供水接口连接，各部件连接时均有专用转换器进行对接，无需其他工具与设备，全程由手工操作完成，安装与拆卸十分容易。设备连接完成后，即可进行钻探、取样，设备运作时，可由1～2人同时操作。设备工作过程中，由汽油发动机通过钻杆、钻具等带动钻头高速运转，同时供水系统通过发动机向钻杆内高压供水直至钻孔底部，对钻头进行冷却后携带岩屑沿孔壁返回至地表，实现正循环[1]。

3 浅钻布置及效果

为了更好地对矿化体进行取样测试，揭露矿化体的围岩，根据前期物探成果验证浅部异常，本次共布置15个浅钻，每个矿化体均有钻孔布置，均采用背包钻机进行施工，各施工钻孔均为裸眼钻进，全孔取芯，岩矿芯直径为45mm（见图1）。

图1 背包钻机采取的岩芯

本次评价工作施工的15个浅钻共计完成钻探156.29m，孔深5.92m～12.16m，岩层采取率74%～84%，矿层采取率82%～87%，共采集样品37件，用于基本分析和小体重测试。钻探施工质量满足相关规范和设计要求，工程质量合格，取得了较好的找矿效果。

4 工程经验

4.1 探槽施工的优缺点

本次评价工作前期设计槽探20个，工作量约900m3，后来考虑到探槽施工难以在本区进行，进行了设计变更，最终用浅钻施工代替了探槽施工。施工槽探虽然能够揭露地表浮土以下的地质体，可以在地质体上观察和取样，取得一定范围的地质资料，但其缺点显著，不适用于本项目。主要弊端：邢台西部是多年涵养区，植被茂盛，施工探槽必然会对植被进行破坏，造成水土流失，会对环境造成恶劣影响，不符合绿色勘查和可持续发展的要求；施工探槽青苗补偿费用高，和土地承包工协商困难，如果协商不好使工程难以进行；大多矿化体位于机械难以到达的地方，工作区地形崎岖，沟坎较多，设备进出受到一定限制；探槽施工有一定的安全隐患，需要采取安全措施，占用工期较长；探槽深度较浅，在本区矿体揭露时受到限制，不能完全揭露浅部矿层。

4.2 背包钻机的优缺点

本次浅钻施工使用的背包钻机主要优点如下：施工单位面积小，属点状掘进，对地表植被和环境基本不产生破坏，解决了地表勘查工作的环境保护问题；可追索浅部矿体走向，为深部勘查提供依据，降低投资风险；能够快速验证物探异常，提高找矿效率；施工中需要临时占用土地时，与土地管理者关系容易协调，青苗赔偿费用低，使工程能顺利实施，容易实现勘查目的；本设备携带方便，搬迁灵活、快速，山区使用不受限制，最大可钻深度达20m，能耗较低，使用成本较低，节省工程费用。该钻机在使用时的不足之处：主要采用清水钻进，水压较小，随着深度的增加，可能无法及时排出岩粉，岩粉下沉可能导致严重的埋钻事故，同时钻头也得不到及时的冷却，容易粘钻，降低钻进效率；在钻进过程中发动机有自动熄火现象，熄火后发动机无法再次启动，经过维修发现油箱盖打开才能启动，无法找出灭火原因，影响了施工进度。

5 结语

背包钻机在地质勘查工作中有很大优势，能够解决一些实际问题。尤其是在植被茂盛的山区进行浅部矿体揭露时，能够保证工程的进度和质量。随着浅钻技术的快速发展，背包钻机适应了绿色勘查的发展要求，能够节约占地，减少植被破坏，更加环保与安全。但同时背包钻机在矿产勘查工作中还存在诸多的不足及缺陷，其中有使用者经验不足的原因，也有设备自身问题，需要在后续的勘查工作中不断加强实践，积累经验，研发新设备，使其更好的为地质勘查服务。