金屬礦山坑內(nèi)鉆探技術(shù)問題的探討

呂鋒

【摘 要】金屬礦山利用坑內(nèi)鉆探和坑道相結(jié)合的方法進(jìn)行地質(zhì)探礦，是一種低成本、高效、快捷的有效手段。為此，根據(jù)鉆探需要選擇鉆機(jī)，如何提高巖礦心采取率和處理鉆孔事故，提高鉆探效率、質(zhì)量等，是必須要解決的關(guān)鍵問題。

【關(guān)鍵詞】坑內(nèi)鉆探；巖礦心采取率；鉆孔事故處理

0 引言

山東金嶺鐵礦（以下簡稱金嶺礦）是典型的矽卡巖型鐵礦，金嶺礦為確保資源優(yōu)勢，并充分利用資源，在開采過程中除了要對礦石貧富兼采外，還充分利用已有的巷道，在現(xiàn)有地質(zhì)資料的指導(dǎo)下，對礦床邊緣地段、無礦天窗以及平行小礦體等進(jìn)行坑內(nèi)鉆探，盡可能低成本、高效、快捷地找出更多礦體，做到節(jié)流與開源并重，以保證礦山擁有一定的礦石儲量，延長其服務(wù)年限。

1 鉆機(jī)類型與選擇

由于全液壓坑內(nèi)鉆機(jī)動力強(qiáng)勁，具操作簡單、安全，、效率高、安裝和搬遷方便等優(yōu)點(diǎn)，已成為當(dāng)今坑內(nèi)鉆探設(shè)備的主流，深受礦山歡迎。另外，坑內(nèi)鉆探要盡可能利用已有巷道直接安裝施工，還要求鉆機(jī)可以施工任意角度鉆孔。

根據(jù)坑內(nèi)鉆探的上述特點(diǎn)和施工要求，結(jié)合市場上坑內(nèi)鉆探設(shè)備的性能特點(diǎn)等，金嶺礦從青島前哨精密機(jī)械有限責(zé)任公司購進(jìn)了Z46210型全液壓坑內(nèi)鉆機(jī)，該鉆機(jī)采用金剛石鉆頭回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，操作簡單、安全，效率較高，并且性能較先進(jìn)，體積較小，易于搬遷，比較適合用于坑內(nèi)鉆探。該鉆機(jī)基本滿足金嶺礦鉆探施工技術(shù)要求，所以一直沿用至今。

2 提高巖礦心采取率的技術(shù)措施

2.1 巖礦心采取率在鉆探中的作用

巖心鉆探的主要目的就是為了獲取結(jié)構(gòu)完整、不受污染、有足夠數(shù)量的巖礦心。通過巖礦心來了解礦體的埋藏深度、厚度、產(chǎn)狀、品位以及地質(zhì)構(gòu)造和巖石物理機(jī)械性質(zhì)等，這是進(jìn)一步對礦產(chǎn)資源進(jìn)行綜合評價，提交礦產(chǎn)儲量報告的第一手資料。所以，在鉆探的過程中，要求所采取的巖礦心能夠力求準(zhǔn)確地代表相應(yīng)孔段的巖礦層，在質(zhì)量上能夠保持原生結(jié)構(gòu)和含礦品位，保證采取的巖礦心具有最大的代表性。

2.2 影響巖礦芯采取率的因素

2.2.1 地質(zhì)方面

地質(zhì)方面主要是巖礦石的組織構(gòu)造和力學(xué)性質(zhì)所造成的。例如：巖石的松軟、不均質(zhì)、節(jié)理片理發(fā)育，膠結(jié)性差、裂隙多等等，在以上情況下施工，鉆進(jìn)中易于破碎，巖芯在巖芯管內(nèi)互相磨損而使得巖礦芯采取率降低。

2.2.2 技術(shù)與組織管理方面

（1）鉆孔的種類及參數(shù)不合理。

（2）鉆進(jìn)方法選擇不當(dāng)。

（3）采用的鉆具不合規(guī)格，如巖芯管彎曲等。

（4）采用的鉆進(jìn)參數(shù)不合理。

（5）提鉆長度過長或巖芯堵塞時未及時提鉆，增加了巖礦芯的磨損。

（6）缺乏對職工責(zé)任心的培養(yǎng)，以及質(zhì)量檢查和驗(yàn)收制度不健全等。

2.3 提高鉆探巖礦心采取率的技術(shù)措施

2.3.1 地質(zhì)方面因素解決方法

經(jīng)過反復(fù)的實(shí)踐試驗(yàn)后，根據(jù)巖石破碎情況，采用每個回次只鉆進(jìn)50～70㎝就提鉆取心一次的辦法來提高采取率。實(shí)踐表明，利用該方法在破碎巖層中鉆進(jìn)時，巖礦心采取率大部分能達(dá)到80%以上，比打完一根鉆桿提鉆取心一次，采取率高出了很多。

2.3.2 技術(shù)與組織管理方面因素解決方法

（1）合理設(shè)計(jì)鉆孔參數(shù)。實(shí)踐表明，施工下角孔時，如果鉆孔軸線與巖層層理面夾角太小，特別是<30°時，在巖層層理或節(jié)理發(fā)育的情況下，巖心很容易產(chǎn)生楔子形或破碎，在重力作用和振動下很容易堵鉆，造成巖心磨損，從而使采取率大大降低。因此，在設(shè)計(jì)下角孔時，要根據(jù)各礦床巖層產(chǎn)狀，盡量使該夾角>30°，以利于提高采取率。

（2）鉆進(jìn)方法與鉆進(jìn)規(guī)程的條例化、制度化。使用金剛石鉆進(jìn)方法。鉆進(jìn)規(guī)程參數(shù)的選擇對巖礦芯采取率也有很大的影響。壓力過大、鉆進(jìn)過快，對松散、粘性大的地層易糊鉆、堵塞和燒鉆，對硬巖易使鉆頭變形，引起巖礦芯破碎。同時壓力過大，加劇孔底鉆具的彎曲和振動，使巖礦芯受到強(qiáng)烈的機(jī)械破壞。壓力不足，進(jìn)尺慢，延長了巖礦芯受到破壞作用的時間。因此，應(yīng)當(dāng)根據(jù)理論與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合的方法，選用適當(dāng)?shù)膲毫?shù)。

轉(zhuǎn)速過高，鉆具受離心力作用大，其振動擺動也大，對巖礦芯的破壞加?。晦D(zhuǎn)速過低，則鉆速低，延長了巖礦芯受破壞作用的時間。因此，在取芯困難的地層中鉆進(jìn)，要選用適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速。

（3）對操作技術(shù)的嚴(yán)格化。鉆進(jìn)中嚴(yán)格按操作規(guī)程進(jìn)行操作，不隨意提動鉆具，不盲目追求進(jìn)尺和增加回次長度，提高取芯技術(shù)和操作水平，對于取芯工作要有嚴(yán)格的工作程序，從而避免人為因素對取芯質(zhì)量的影響。

（4）對組織、技術(shù)管理的制度化。鉆探人員和管理人員都要從思想上重視質(zhì)量問題，樹立對地質(zhì)成果負(fù)責(zé)的觀點(diǎn)。要求鉆機(jī)施工人員和工程管理人員嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定施工和管理。同時，加強(qiáng)對鉆探人員的技術(shù)培訓(xùn)。定期進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，組織學(xué)習(xí)相關(guān)條例規(guī)程以及常見鉆探事故的預(yù)防和處理。

3 孔內(nèi)事故的處理

在鉆孔施工過程中，由于種種原因，常常發(fā)生各種孔內(nèi)故障而中斷正常鉆進(jìn)?？變?nèi)事故的發(fā)生，不但耽誤鉆探進(jìn)尺，推遲施工進(jìn)度，如果處理不當(dāng)，還要報廢進(jìn)尺量和管材，使成本增高，浪費(fèi)大量人力、物力，嚴(yán)重時還會損壞機(jī)器設(shè)備，造成 人身傷害事故的嚴(yán)重后果。

3.1 孔內(nèi)事故的種類

孔內(nèi)可分為人為和自然兩大類。實(shí)際上大多數(shù)事故的發(fā)生都與人為因素有關(guān)，純自然的事故比較少見。根據(jù)事故發(fā)生的原因及現(xiàn)象可歸納為下列幾種：

（1）卡、夾鉆事故。

（2）埋鉆事故。

（3）糊、燒鉆事故。

（4）鉆具、鉆桿折斷、脫扣及跑管事故。

（5）孔內(nèi)掉入小物件等事故。

3.2 處理孔內(nèi)事故的基本方法

孔內(nèi)事故一旦發(fā)生，應(yīng)根據(jù)事故的發(fā)生性質(zhì)、類型、情節(jié)及物質(zhì)情況，分別選用不同的處理方法。一般可采用以下方法：

（1）在設(shè)備能力允許的條件下，可用鉆機(jī)液壓系統(tǒng)和液壓旋轉(zhuǎn)裝置強(qiáng)力提拉孔內(nèi)受阻鉆具。當(dāng)鉆具被卡、埋時，一般均用此法。

（2）用公、母錐、卡管器等撈取脫扣或折斷的事故鉆具。這是常用的一種處理事故的方法。

（3）用下部帶齒的抓筒處理掉入孔內(nèi)的小物件。

（4）用粘土、黃臘、瀝青等粘取掉入孔內(nèi)的小物件或金剛石胎體或碎合金塊等。

（5）用鉆機(jī)提拉，吊錘上下打擊、或開機(jī)上下掃，用以處理還有一定活動余地的被阻事故鉆具。

（6）用千斤頂或油壓鉆機(jī)油缸頂撥事故鉆具。

（7）用反絲鉆桿和絲錐，找好中和點(diǎn)，盡可能多地返回一些事故鉆桿，再配合其它方法處理。

（8）用特制平面鉆頭將殘留孔內(nèi)粗徑鉆具或鉆頭劈開或掃掉，然后取出。

總之，事故處理的方法很多，事故的情況也是千變?nèi)f化的，因此，在處理時，應(yīng)根據(jù)具體情況，深入調(diào)查分析，采取一種或多種方法綜合處理。

4 結(jié)語

以上是金嶺礦生產(chǎn)實(shí)踐中遇到的坑道水平鉆探中經(jīng)常需要解決的主要技術(shù)問題，通過理論分析和實(shí)踐證明，按照本文的方法，選擇的鉆機(jī)型號能很好的滿足生產(chǎn)的需要。在復(fù)雜地層中，通過本文中所述的各種措施，確保了巖礦芯采取率，取得了比較滿意的效果，能夠滿足地質(zhì)工作的要求；作為鉆探工程的普遍難題，事故的處理占有重要的地位，因此，如何有效地處理鉆探中所發(fā)生的各種事故，是鉆探工作得以順利進(jìn)行的關(guān)鍵，對發(fā)生率比較頻繁的一些典型事故進(jìn)行探討，可用以指導(dǎo)實(shí)踐，并從實(shí)踐中積累方法和經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步完善理論，從而使金屬礦山坑內(nèi)鉆探工作得以更加順利地進(jìn)行。

【參考文獻(xiàn)】

[1]楊惠民.鉆探設(shè)備[M].北京：地質(zhì)出版社，1994.

[2]王生.鉆探工程[M].北京：地質(zhì)出版社，2009-6-1.

[3]王文臣，華祥征.鉆探工程概論[M].長春：長春冶金地質(zhì)?？茖W(xué)校，1989.

[責(zé)任編輯：薛俊歌]