1、国家科技进步奖推荐项目三一、项目名称3000m 深部地质岩心钻探关键技术及应用二、推荐单位意见该项目重点研发了机械化、自动化程度高、安全适用性强的岩心钻探装备；研发了高强度绳索取心钻杆及系列取心机具；建立了完整的深部地质岩心钻探工艺技术体系，突破了制约 3000m 深部地质岩心钻探的技术 瓶颈，将地质找矿深度从 2000m以浅推进至 3000m 以深水平。该项目成果广泛应用于国家深部找矿、科学钻探、海洋钻探等领域。在全国 50余大型矿区推广，累计完成 钻探工作量 200 余万米，创 4006.17m 最深找矿钻孔纪录、海洋钻探全取心钻孔 2843.18m 世界纪录。主要完成单位近 3 年来创产
2、值约 15.75 亿元，利润 1.64 亿元。“ 十二五 ”期间，深部找 矿中，推广应用的矿区，新增铁矿、铜矿、钼矿、钨矿 、金矿等可开采资源量折合价值约 1 万亿 元。同 时，产品出口至俄罗斯等7 个国家，取得了一定的社会经济效益，推 动了行业 技术进步。项目获国家发明专利 16 项、实用新型专利 52 项、 软件著作权 2 项，出版 专著 4部，发表 论文 120 余篇。获省部级科学技术一等奖 1 项、二等 奖 4 项。推荐该项目申报 2017 年度国家科学技术进步奖一等奖。三、项目简介钻探是获取地下岩矿体实物的唯一手段，为查明矿体的产状、品位、 储量等提供必不可少的地质资料。地质 岩心钻
3、探不同于石油钻井，其主要特点是钻孔口径小、 钻遇地层复杂多变、岩石坚硬，要求全孔取心。上天不易，入地更难。向地下钻探的深度，也标 志国家科技水平的高低。国家科技 战略 “深空、深海、深地、深蓝”中，“深海、深地”与钻探工程都息息相关。项目目标主要是解决我国入地 3000m 深部钻探装备与技术难题，为寻找深部矿产资源和科学钻探提供技术支撑。项目由安徽省地质矿产勘查局 313 地质队与北京探矿工程研究所、中国地质装备集团有限公司、中国地质 大学（武汉）等单位产学研合作，持续十数年研究与探索，完成了 3000m 新型岩心钻探装备、机具、工艺技术研究与应用，形成了一套完整的入地 3000m 深孔地质岩
4、心钻探钻进工艺技术体系。获 国家发明专利 16 项，实用新型专利 52 项，国家 计算机软件著作 权 2 项，在国内核心刊物上发表论文 120 余篇，出版专著 4 部， 项目成果获省部 级一等奖 1 项，二等 奖 4 项 。项目主要创新成果有：（1）研发了 3000m 新型岩心钻探装备，首次填 补了国内 3000m 孔深钻探关键设备的空白，解决了制约 3000m 深部地质岩心钻探 “无合适设备可用”的问题。创新性地整合立轴式钻机高塔起下钻效率高、拆卸搬迁方便和液压动力头钻机自动化程度高的优点，采用模 块式设计理念， 实现了自 动化、数字化、 视频化、远程监控。同 时，研发了四角高塔不登高自动升
5、降安装、孔口钻杆液压自动拧卸等技术，形成了新型换代的系列钻机及配套钻探装备，作业效率和安全性大幅提高，工作环境极大改善。（2）研发了 3000m 新型地质岩心钻探机具，解决了我国 3000m 深部地质岩心钻探“无可靠机具可 选” 的问题 。通过优选材质，优化钻杆螺纹设计和等离子弧表面淬火处理工艺，研发出系列高强度绳索取心钻杆，解决了 3000m 深孔绳索取心薄壁 钻杆强度技术难题；研发了松散层原状样取心钻具、破碎胶结性差地层射流式取心钻具、隔水式半合管取心钻具、三重管无污染取心钻具、绳索密封取心钻具等，适应不同地层的取心需求，使复杂地层取心率由 50%以下提高到 90%以上，并保持原状样，解决
6、了深孔复杂地层取心难题。（3）建立了 3000m 深部岩心钻探工艺技术体系，填补了我国 3000m 深部地质岩心钻探“无一套完整科学高效的工艺技术体系的空白 ”。研发了深部钻探环保型泥浆及人工塑造孔壁技术，建立了不同地层的护壁技术体系，降低钻孔事故率 90%以上；创新性提出了深孔地质钻探低转速金刚石钻头高效碎岩理论及方法，研发了高效 长寿命金刚石钻头， 钻进 效率提高 80%；将计算机辅助设计及钻孔轨迹控制技术集成化，研发了一套小口径地质岩心钻探三维多功能钻孔轨迹设计及钻孔资料处理软件系统，实现了钻孔轨迹高精度控制。 项目成果在全国深部钻探中进行了广泛的推广应用，将地质找矿深度从 2000m以
7、浅推进至 3000m 以深水平。 为我国深部地质岩心 钻探技术发展起到了重要的引领和推动作用，使我国地质岩心 钻探进入世界领先行列。四、客观评价（1）验收鉴定意见深部地质 找矿岩心钻 探关键技术、分体塔式全液压动力头钻机及高强度绳索取心钻杆研制属安徽省重点科技攻关项目，安徽省科技厅对项目主要验收鉴定意见：主要评审专家有中国科学院、中国工程院院士常印佛，俄罗斯自然科学院冶金与矿业学部外籍院士鄢泰宁，国土资源部高咨中心、中国大陆科学钻探中心主任、教授王达等多位知名专家。专 家鉴定认为：深孔分体塔式全液压动力头钻机，将全液压钻机的钻进效率高、操控性能 优良的特点与钻塔起下钻速度快的特点有机结合形成了
8、一款具有自主知识产权的新机型。采用优质管材研制的深孔绳索取心钻杆结构和螺纹形式，改进了热处理和表面处理工艺，提高了 钻 杆的强度、柔 韧性和耐磨性，较好地解决了 3000m 绳索取心钻探施工钻杆的问题。 该项目在国内首次全面总结了一套完整的、适应性强的小口径深部岩心钻探钻进工艺技术体系，针对我国当前深部找矿和科学钻探遇到的技术瓶颈展开了一系列的深入研究，丰富和发展了我国深部钻探技术， 对我国钻探技术 的提高起到重要推动作用，整个项目总体上达到国内领先、国际 先进水平。国土资源部 对难钻进 地层用新型钻头、钻具及泥浆研究与开发、新型镶齿式金刚石钻头及工艺研究及应用项目主要验收鉴定意见：经国土资源
9、部组织的专家评审，主要 评审专家有国土 资源部高咨中心、原地 质矿产部探矿司司长赵国隆等多位知名专家，专家鉴定认为 ：研究的新型金刚石钻头结构设计独特、新颖、合理， 钻头制造工艺先进，采用低熔点粘 结金属、高 强合金粉末、增强技术，钻头质量稳定，取得高的技术经济指标，创造了很好的经济效益， 该新型复合式钻头，国内外尚未 发现，属国内外首创；研究的复杂地层射流式取心工具用于普通取心机具难以取心的松散胶结的地层和破碎地层，使岩心采取率从原来的 30%提高到 90%以上，解决了世界上公认的难以解决的问题；项目成果转化程度高，创造了重大的经济、社会效益，研究成果处于国内领先、国际先进水平。（2）科技查
10、新报告项目成果进行了国内外科技查新，查新结论如下。查新点 查新结果分体塔式全液压动力头及顶驱系列钻机 国内外尚无相关报道不登高四角钻塔地面安拆装置 国内外尚无相关报道环保型泥浆 国内外尚无相关报道高强度系列绳索取心钻杆 4000m 孔深施工能力，国内尚无相关 报道密封液绳索取心钻具 国内外尚无相关报道深孔复杂地层塑造孔壁技术 国内尚无相关报道深部复杂地层钻进取心技术 研 发的机具，国内尚无相关报道 高效长寿命金刚石钻头研制技术 深孔地质钻探低转速金刚石钻头高效碎岩理 论及方法，国内尚无相关报道 松散地层井管一次性起拔技术 国内外尚无相关报道深部岩心钻探钻进工艺技术体系 国内尚无相关报道钻孔三维
11、设计软件与轨迹动态监控技术 小口径地质岩心钻探的轨迹设计与控制技术，国内尚无相关报道 （3）获奖情况项目成果曾获省部级一等奖 1 项，二等奖 4 项；第一完成人主要因该成果获得李四光地质科学奖、全国劳动 模范、享受国 务院特殊津 贴、全国 优秀科技工作者、国土资源部“十一五 ”、“十二五 ”科技与国际合作先进个人等荣誉。获奖项目名称 获奖时间 奖项名称 奖励等级 授奖单位深部地质找矿岩心钻探关键技术 2015 安徽省科学技术奖 一等奖 安徽省人民政府分体塔式全液压动力头钻机及高强度绳索取心钻杆研制2013 安徽省科学技术奖 二等奖 安徽省人民政府深部矿体勘探钻探技术方法和设备研究及应用 201
12、5 国土资源科学技术奖 二等奖 国土资源部难钻进地层用新型钻头、钻具及泥浆研究与开发 2006 国土资源科学技术奖 二等奖 国土资源部新型镶齿式金刚石钻头及工艺研究及应用 2006 国土资源科学技术奖 二等奖 国土资源部（4）国内外同行评价项目成果被我国探矿工程专业委员会评为 2009 年、2010 年、2011 年、 2012 年、2013 年、 2015 年度全国探 矿工程“十大新闻”之一。金振民院士于 2013 年 6 月 29 日在山东召开的“深部钻探和海上钻探最新进展”高级学术研讨会上，对中国岩金勘查第一深钻（终孔孔深 4006.17m）顺利竣工评价：突破了我国最深钻孔纪录， 这些新
13、成果显示我们国家钻探技术已经达到很高的水平。最近科技部正在围绕地球生物作用和成矿，攻深找盲，开辟找矿第二第三空间，但是找矿理论的发展，最终要靠 钻探来解决，只有 钻探能解决矿产找矿成矿理论。许志琴院士在会上对项目成果在海上钻探中的推广应用评价：海上钻探的成功实施，标 志着我国地质工作已从大陆走向海洋，我 们 已从地质大国向地质强国迈步。五、推广应用情况项目成果在全国 50 余大型及特大型矿区深部地质找矿、国家科学钻探、海洋地质钻探中进行了推广，多次刷新全国地质找矿钻探孔深纪录，最深钻孔达 4006.17m，在海洋地质钻探中完成总进尺 150000m，创海上地 质岩心钻探全取心钻孔 2843.1
14、8m世界最深纪录。推广应用中累计完成深部钻孔 1200 余个，科学钻探孔 7 个，完成工作量 200 余万米。项 目成果推广使钻探效率提高 80%，钻孔事故率降低 90%，复杂地层取心率提高至 90%以上，钻探作业安全性大幅提高，工作 环 境极大改善。近 3 年来创产值（或产品销售额）约 15.75 亿元，利润 1.64 亿元。同 时项目成果还出口至秘鲁、俄 罗斯、巴西、阿根廷、越南、蒙古、柬埔寨等国，创外汇 183 万美元。“十二五”期间，新增铁矿约 15.1 亿吨、铜矿 114.3 万吨、钼矿 245 万吨、 钨矿 11万吨、金矿 1230 吨，折合价值约 1 万亿元。产生了 显著的经济效
15、益和社会效益，为我国深部钻探技术发展起到了重要的引领及推动作用。近年来研究成果已推广应用于地热、地下水资源、页岩气勘探开发、矿山尾矿充填孔、地面沉降防治、地震监测等工程领域。六、主要知识产权证明目录知识产权类别知识产权具体名称国家（地区）授权号授权日期证书编号 权利人 发明人发明专利有效状态实用新型分体塔式全液压动力头钻机中国 ZL200820041783.82009年 6月 10日第1235260号安徽省地质矿产勘查局 313 地质队；中国地质装备总公司朱恒银，刘跃进，王亚萍，应忠卿，程抱银，王正平有效专利发明专利四角钻塔地面起塔装置中国 ZL201110139342.82013年 2月 2
16、7日第1142881号安徽两淮科力机械制造有限责任公司刘宪全，宋双进，闵令平，张翔，张随有效专利发明专利管端外螺纹加工后在线感应加热浅层硬化工艺中国ZL201210435489.62014年 3月 26日第1369423号唐山市金石超硬材料有限公司田波，何蕙岚，那顺桑，王久全，曹兴龙，安东远有效专利发明专利松散地层井管解卡装置中国 ZL200810195812.02011年 7月 20日第813520 号安徽省地质矿产勘查局 313 地质队朱恒银，张文生，蔡正水，周勇前，漆学忠有效专利软件著作权钻孔设计与轨迹动态监控系统中国 2011SR0937492011年 12月 12日第0357423号
17、安徽省地质矿产勘查局 313 地质队，中国地质大学（武汉）有效专利实用新型地质绳索取心钻杆专用快速拧卸液压钳中国 ZL201120209634.X2012年 1月 18日第2074873号中国地质装备总公司朱江龙、张文举、张雅石，高杉有效专利实用新型钻探孔壁塑造成型器中国 ZL201120417175.42012年 6月 13日第2250131号安徽省地质矿产勘查局 313 地质队朱恒银，吴翔，王强有效专利实用新型松散地层原状样取芯钻具中国 ZL200820041782.32009年 6月 10日第1234650号安徽省地质矿产勘查局 313 地质队朱恒银，彭智，张文生，王海洲，王幼凤，罗时如
18、，蔡正水，漆学忠，张龙有效专利发明专利添加氧化铝空心球的热压金刚石钻头的制造方法中国 ZL201210504911.92015年 3月 4日第1599397号中国地质大学（武汉）杨展，朱恒银，王强，杨凯华有效专利实用新型一种复式水路高胎体金刚石孕镶钻头中国 ZL201420844530.X2015年 6月 24日第4391105号北京探矿工程研究所欧阳志勇，贾美玲，蔡家品有效专利七、主要完成单位及创新推广贡献（1）安徽省地质矿产勘查局 313 地质队安徽省地质矿产勘查局 313 地质队为项目主持承担单位，负责项目立项，提出项目研究创新内容、编写设计方案， 负责项目全过程研究与协调工作， 负责项
19、目生产试验、研究报告编写、研究成果验收，并进行研究成果后期的全国推广 应用等工作。项目成果实现了 3000m 深部地质岩心钻探装备、机具、工艺技术体系的全链条创新，解决了制约 3000m 深部地质岩心钻探的“无合适设备可用”、“ 无可靠机具可选”的技术难题，建立了完整的深部地质岩心钻探工艺技术体系，填补了我国 3000m 深部地质岩心钻探“无一套完整科学高效的技术体系” 的空白。将项目成果在全国进行了广泛的推广应用，承担了部分国家科学钻探孔， 2010 年，在深部找矿中首创小口径绳索取心岩心钻探 2706.68m 最深纪录，推动了我国深部找 矿钻探技术的发展。培养了硕士生 4 人，教授级高工
20、2 人，高级工程师 3 人。（2）北京探矿工程研究所难钻进地层用新型钻头、钻具及泥浆的研究与开发课题主要完成单位。参与研发的钻井液体系及复杂地层取心机具、新型金刚石钻头经推广应用，与常规钻探相比，钻探效率提高了 50%，整体降低钻探综合成本 20%以上，能用更低的钻探成本安全完成更深的钻孔。培养了博士生 5 名， 硕士研究生 3 人，形成了一只 60 余人的创新团队。（3）中国地质装备集团有限公司分体塔式全液压动力头钻机及绳索取心钻杆自动拧卸液压动力钳课题主要完成单位。参加钻机设计、装备研发、试验、推广 应用等工作。生产的深孔钻机，大大提高了深孔钻探的效率与安全性，研发的绳索取心钻杆液压钳提高
21、钻探效率约 3 倍，减少了劳动强度，保护了钻杆丝扣，延 长了钻杆使用寿命。（4）山东省第三地质矿产勘查院参与建立深部地质岩心钻探钻进工艺技术体系。将项目成果应用于深部找矿中，完成钻探工作量 52 万米，最深找矿深度创我国小口径岩心钻探 4006.17m 最深纪录。在中国东部海区大陆架科学钻探中应用，创海洋钻探全取心钻孔 2843.18m 世界纪录。同时还将成果应用于西藏罗布莎、甘肃金川、四川汶川地震断裂带科学钻探孔中。十二五期间，探明大型、特大型金矿 3 个，中型金 矿 2 个，金矿储量 1230 吨，潜在价值约 2500 亿元，探明多金属矿潜在价值约 350 亿元，取得了显著的社会经济效益。
22、（5）中国地质大学（武汉）钻孔设计与轨迹监控技术课题主要完成单位，参加技术方案设计和钻孔设计软件的开发及钻孔轨迹控制技术的生产试验、推广应用等工作。解决了深孔复杂地层钻孔弯曲防治及优化钻进的技术难题，相对于传统技术，将地层特性、 钻孔结构与钻进工艺融合一体，实现快速准确地钻孔定位和跟踪设计，并以二维、三 维图像直观演示轨迹动态演变及中靶控制过程。成果在国家科学钻探、深部地质找矿中应用， 实现了钻孔轨迹的高精度控制。先后在全国举行深部钻探技术体系培训班 6 次，培养博士生 2 名，硕士生 9 名，国内外交流 3 次。（6）唐山市金石超硬材料有限公司高强度绳索取心钻杆研制课题主要完成单位。与项目主
23、持单位合作，依托项目成果生产的 3000m 深部地质岩心钻探产品销往全国省市、自治区，并出口秘鲁、俄罗斯、巴西、阿根廷、越南、蒙古、柬埔寨等国，应用于地质勘查、水利水电勘察和科学钻探等领域。应用项目产品综合效率提高 30%以上， 满 足了矿产资源保障需要和深部地质勘查要求，为国家重大战略计划的实施提供了有力技术保障。（7）安徽两淮科力机械制造有限责任公司深孔分体塔式全液压钻机及四角钻塔地面安拆装置课题主要完成单位。参与钻机研制及推广应用。研发的四角高塔不登高自动升降安装技术，完全避免了工人高空安装拆卸的安全风险，提高了安装效率，降低了安装成本，在全国煤田系统进行了大面积的推广应用，取得了良好的
24、经济和社会效益。八、完成人合作关系说 明3000m 深部地质岩心钻探关键技术及应用项目，属安徽省重点科技攻关 项目，由安徽省地质矿产勘查局 313 地质队主持承担，主要合作单位有：北京探矿工程研究所、中国地质装备集团有限公司、山东省第三地质矿产 勘查院、中国地 质大学（武汉）、唐山市金石超硬材料有限公司、安徽两淮科力机械制造有限责任公司。按照总体规划、统一 实施方案、任务分解、分工攻关、整体集成、集中应用原则，设立课题和子课题，分别组织团队开展攻关。借鉴大型工程项目管理方式，设立项目领导小组、总体专家组、 监理组和办公室，协调解决项目攻关过程中的相关问题，尤其是各 课题遇到的重大关键技术难题。
25、各课题组严格执行项目和课题实施方案等要求，确保了项目成果的整体性。第一完成人：朱恒银，全国劳动模范，李四光地 质科学奖获得者，享受国 务院特殊津贴，全国优秀科技工作者，国土资源部“十一五” 、“十二五”科技先进个人，作为牵头单位安徽省地质矿产勘查局 313 地质队的代表，项目首席专家，主持项目的全面研究工作，负责项目总体思路及立项设计、可行性报告和总体实施方案编写、 创新内容的提出、技术方案制定、组织协调、质量监控、 组织重大技术问题攻关和把关、成果报告主编、成果推广应 用。本 项目中的合作关系如下：第二完成人：何远信，负责“难钻进地层用新型钻头 、钻具及泥浆研究与开发”课题总体研究工作；第三完成人：王强，负责“深孔低转速条件下高效长 寿命金刚石钻头”研制课题研
