鉆探施工中鉆孔彎曲的預(yù)防

汪龍飛

【摘 要】鉆探施工是探礦工程建設(shè)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是整個(gè)工程的核心。而鉆孔彎曲度則是鉆探施工六項(xiàng)指標(biāo)中的重要組成部分，對此有必要加以深入的研究與探討，以預(yù)防和控制鉆孔彎曲與傾斜，不斷提升鉆探施工中的整體質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】鉆探；鉆孔；彎曲；預(yù)防；危害；防斜；糾斜

1.鉆孔彎曲的危害

（1）影響地質(zhì)目的 鉆孔過大彎曲會(huì)歪曲礦層厚度、產(chǎn)狀及規(guī)模，甚至使鉆孔不能穿過礦體、構(gòu)造帶或者打丟礦體，這些都嚴(yán)重影響對地層了解和對礦產(chǎn)資源的正確評價(jià)。鉆孔穿礦點(diǎn)位置的偏移還會(huì)使相鄰鉆孔達(dá)不到對礦體控制的要求，造成鉆孔報(bào)廢或后期補(bǔ)加工作量。

（2）影響鉆探施工的順利進(jìn)行 增大與孔壁的摩擦，升降和回轉(zhuǎn)鉆具阻力增大；鉆具磨損嚴(yán)重，易發(fā)生斷落事故；引起孔壁失穩(wěn)；易引起孔內(nèi)事故，發(fā)生事故后處理難度增大；消耗鉆壓、降低鉆速；放斜、糾斜、增加測斜次數(shù)等，將影響施工進(jìn)度，增加成本。

2.造成鉆孔彎曲惡的因素很多，但主要可以分為以下幾種

2.1地層地質(zhì)條件

（1）鉆進(jìn)松散地表土層時(shí)，越厚越容易改變鉆孔方向。其主要原因是松散的表層具有較強(qiáng)的活動(dòng)性。

（2）在遇到溶洞或大斷裂帶也易造成鉆孔彎曲。

（3）在卵石層中鉆進(jìn)，其對鉆頭產(chǎn)生偏滑作用，形成不均衡阻力，容易使鉆孔偏斜。

（4）在軟硬不均的地層中鉆進(jìn)會(huì)出現(xiàn)“頂層進(jìn)順層跑”的現(xiàn)象，鉆孔極易偏斜。

2.2不適宜的技術(shù)條件

（1）開孔時(shí)天車、立軸和鉆孔沒有在一條直線上；立軸與主桿之間間隙過大，鉆進(jìn)時(shí)晃動(dòng)嚴(yán)重；孔口管安裝不正等都會(huì)影響鉆孔的彎曲。

（2）鉆具結(jié)構(gòu)不合理。鉆桿細(xì)鉆具粗，鉆桿在孔內(nèi)受壓后產(chǎn)生的彎曲、拉伸、扭曲等會(huì)降低鉆頭在孔內(nèi)的穩(wěn)定性從而使鉆進(jìn)方向發(fā)生改變。

（3）鉆頭出刃不均勻或金剛石分布不均也會(huì)對鉆進(jìn)方向產(chǎn)生影響。

（4）在鉆孔換徑或擴(kuò)孔過程中，因?yàn)榭妆诟鞑糠钟捕炔灰唬讖酱笮∫膊灰恢?，換徑后很難保持再與原方向一致。

（5）鉆進(jìn)參數(shù)不合理：鉆壓過大，鉆桿彎曲，鉆具傾倒；轉(zhuǎn)速過高，橫向震動(dòng)大、離心力大，擴(kuò)大孔壁作用增大；泵量過大，孔壁擴(kuò)大（直接沖刷孔壁）。

2.3操作方法的不當(dāng)往往是產(chǎn)生鉆孔偏斜的直接原因

（1）換徑換層時(shí)技術(shù)參數(shù)控制不當(dāng)，換徑時(shí)孔內(nèi)有殘留巖芯。

（2）松軟地層中下鉆過快、掃脫落巖芯、掃事故鉆具、掃水泥芯等操作不當(dāng)。

（3）處理事故給孔內(nèi)留下了鉆頭及鉆具碎片。

3.鉆孔彎曲的預(yù)防

（1）合理設(shè)計(jì)鉆孔。在松散、溶洞或構(gòu)造發(fā)育的地層一般不設(shè)計(jì)斜孔；軟硬不均、層理發(fā)育的地層盡量將鉆孔軸線設(shè)計(jì)得與層面垂直；一般定向孔設(shè)計(jì)在強(qiáng)造斜地層。

（2）場地地基要堅(jiān)實(shí)平整，有排水溝渠，填方部分不得超過整個(gè)場地的1/3；鉆機(jī)安裝要周正穩(wěn)固，立軸角度要準(zhǔn)確，天車、立軸和孔位要三點(diǎn)一線。

（3）減小鉆進(jìn)時(shí)立軸擺動(dòng)，發(fā)現(xiàn)立軸導(dǎo)桿與主桿間隙過大時(shí)要及時(shí)更換；孔口管安裝要穩(wěn)固周正。

（4）合理設(shè)計(jì)鉆具結(jié)構(gòu)，粗徑鉆具剛度大、耐磨，有一定長度，本身不彎曲，且上下連接同心；級配合理；不可加壓過高。

（5）采用合理的工藝措施，推廣以繩索取芯為主的金剛石鉆進(jìn)，發(fā)展沖擊回轉(zhuǎn)和孔地動(dòng)力機(jī)鉆進(jìn)；鉆壓不宜過高，破碎、松散地層及換層換徑時(shí)要降低轉(zhuǎn)速；破碎層應(yīng)對沖洗液量適當(dāng)控制，防止對孔壁的破壞。

（6）鉆進(jìn)中應(yīng)經(jīng)常檢查鉆機(jī)有無移動(dòng)、立軸方向是否變化，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時(shí)解決。

（7）熟悉和掌握機(jī)械設(shè)備的性能、鉆進(jìn)方法和特點(diǎn)，經(jīng)?？偨Y(jié)經(jīng)驗(yàn)，及時(shí)測量孔斜以便處理。

4.鉆孔彎曲常見的處理方法

防斜鉆具結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是長、剛、直、粗，即縮小于孔壁的間隙，使軸線不能傾斜或傾斜角度盡可能小。糾斜鉆具則不同，它實(shí)質(zhì)上是一種造斜鉆具，通過向相反方向造斜的方法來糾正原來的偏斜。所以它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是短、重、細(xì)、柔，使軸線方向容易發(fā)生變化。

（1）糾斜鉆具 ①使鉆孔下垂的糾斜鉆具 鉆孔上漂是最常見的彎曲現(xiàn)象，糾斜鉆具的上部常用粗大接頭以保持與鉆孔中心接近重合，中間連接桿細(xì)而柔，是下部短、粗、細(xì)的鉆具能夠下垂。②使鉆孔上漂的糾斜鉆具有短粗徑鉆具和塔式鉆具。其中塔式鉆具上小下大，上端倒向孔壁下幫，使鉆具軸線向上偏斜。

（2）糾正鉆孔方位角法 淺孔階段（100m以內(nèi)）發(fā)生偏斜時(shí)可反方向墊鉆機(jī)來糾正；鉆孔方位變化與旋轉(zhuǎn)方向有關(guān)時(shí)，正反轉(zhuǎn)交替鉆進(jìn)有明顯的糾斜效果，如配合采用塔式鉆具，效果會(huì)更好，但鉆孔容易上漂。

（3）封孔法 將水泥漿灌入彎曲孔段后24～48小時(shí)后掃孔，掃孔時(shí)注意鉆壓，并且及時(shí)測量孔斜，這樣可使已偏斜孔段得到有效的矯正。

（4）造斜機(jī)具糾斜法 采用人工造斜機(jī)具如導(dǎo)斜器、連續(xù)造斜器、孔地動(dòng)力機(jī)鉆具和造斜件配合的方法，能比較有效控制鉆孔方向。

糾斜方法雖然很多，有的需要一定的設(shè)備和條件，有的效果不顯著。即使是效果良好的手段，其作用也是有局限的，因此仍應(yīng)著重于鉆進(jìn)中的防斜。

5.結(jié)束語

鉆探施工過程中，必須了解該地區(qū)的地質(zhì)地層因素，對該地區(qū)施工情況進(jìn)行系統(tǒng)研究和具體分析，掌握該地區(qū)鉆孔傾斜的規(guī)律，并依據(jù)這些規(guī)律合理設(shè)計(jì)鉆孔，盡量減少地質(zhì)地層因素對鉆孔彎曲的影響。再配合相應(yīng)的鉆探技術(shù)、工藝措施，盡可能的將鉆孔控制在允許范圍內(nèi)，從而達(dá)到鉆探質(zhì)量要求。

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