遼陽吉洞峪地區(qū)劉家崴子礦區(qū)滑石礦鉆探施工技術(shù)及問題探討

宋　良，吳　華

（1.遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院，遼寧沈陽110034；2.遼寧省第九地質(zhì)大隊，遼寧鐵嶺112000）

遼陽吉洞峪地區(qū)劉家崴子礦區(qū)滑石礦鉆探施工技術(shù)及問題探討

宋良*1，吳華2

（1.遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院，遼寧沈陽110034；2.遼寧省第九地質(zhì)大隊，遼寧鐵嶺112000）

遼寧省遼陽縣劉家崴子滑石礦區(qū)地層復(fù)雜，巖石破碎，尤其粉狀輝綠巖巖層坍塌縮徑，施工難度大。針對該礦區(qū)的地層特點，從設(shè)備選型、鉆孔結(jié)構(gòu)、套管、鉆頭選擇、沖洗液等方面采取相應(yīng)的施工工藝及技術(shù)措施，取得了較好的效果。

繩索取芯鉆進；復(fù)雜地層；鉆進工藝

1　工程概況

遼寧省遼陽縣劉家崴子滑石礦區(qū)位于遼陽縣南部，隸屬于遼陽市遼陽縣吉洞峪鄉(xiāng)管轄。礦區(qū)西南部有遼陽—岫巖公路通過。普查區(qū)距遼岫公路很近，從該公路可達遼陽、鞍山，交通便利。面積5km2，設(shè)計孔深150～500m，鉆探工作量3000m。

礦區(qū)為山區(qū)，區(qū)域為千山余脈，屬大陸性季風(fēng)氣候。年平均氣溫7.6℃，年均降雨644.5mm。長大鐵路、沈大高速公路縱貫?zāi)媳?，遼溪鐵路橫跨東西，與大連港、營口鲅魚圈港、沈陽桃仙國際機場近距直通。

2　區(qū)域地質(zhì)及礦區(qū)地層情況

工作區(qū)內(nèi)為古元古宙白云巖和菱鎂礦受區(qū)域性熱動力變質(zhì)作用交代成礦。礦區(qū)巖層中夾雜綠泥石。此綠泥石為粉末狀。

3　主要鉆探設(shè)備及器具

根據(jù)孔深、地層及現(xiàn)場情況采取XY—4型巖芯鉆機、BW—250型泥漿泵、SG—17型四角鉆塔、JSJ—1000型繩索取芯絞車，動力為75kW發(fā)電機等。

為適應(yīng)中深孔復(fù)雜地層鉆進，選用強度高，抗扭能力強的唐山金石超硬材料有限公司生產(chǎn)的繩索取芯鉆桿；S75鉆具及鉆頭。

4　鉆探施工中存在的主要問題

（1）易發(fā)生沖洗液漏失；

（2）縮徑、斷鉆、卡埋鉆、套管提不上來；

（3）中深部易發(fā)生孔壁坍塌，提大鉆無法下至原孔深。孔壁坍塌、縮徑發(fā)生在粉質(zhì)綠泥巖層，該層還存在取芯困難問題。

5　主要鉆探技術(shù)措施及工藝

5.1優(yōu)化鉆孔結(jié)構(gòu)

根據(jù)地層巖石情況，本地區(qū)第四紀(jì)覆蓋層較薄，在終孔直徑不大于75mm的情況下，為提高成孔保險系數(shù)，避免因發(fā)生孔內(nèi)事故無法挽救的情況發(fā)生，對鉆孔結(jié)構(gòu)級配做出調(diào)整，具體鉆孔結(jié)構(gòu)：

0～10m鉆進穿過第四紀(jì)覆蓋層及地表破碎風(fēng)化巖層至穩(wěn)定基巖層，下入?127mm套管，作為孔口管固定好，并在管口外壁與孔壁塞入干草或破布條防止掉入雜物，影響將來終孔起拔套管。

10～150m下入?108mm套管，使之坐在穩(wěn)定的巖層上，隔住10～140多米處的粉質(zhì)綠泥巖層，護住孔壁。

150m以深采用?75mm口徑一徑成孔。

5.2施工工藝及鉆進參數(shù)

根據(jù)以往施工經(jīng)驗及實際地層情況，采用二級套管三級成孔工藝，并針對不同孔徑和地層，采取與之相適應(yīng)的技術(shù)措施。

（1）第四紀(jì)覆蓋層及地表破碎帶鉆進，用?130mm普通金剛石取芯鉆頭，采用普通單管鉆進工藝，低壓、慢轉(zhuǎn)、大泵量鉆進，并控制鉆速，使鉆進平穩(wěn)進行。使用高粘度泥漿，保證孔壁穩(wěn)定防坍塌，鉆進至完整較硬巖層后快速下入?127mm套管。

（2）10～150m孔段鉆進，采用?110mm繩索取芯金剛石鉆頭鉆進工藝。在此孔段采用中泵壓及泵量，根據(jù)孔內(nèi)情況，合理地利用高轉(zhuǎn)速提高鉆進效率。鉆進破碎帶、蝕變帶等松散巖層時，應(yīng)采用優(yōu)質(zhì)泥漿并控制好泵量泵壓，保護好孔壁。在孔深10～140多米處會遇見粉質(zhì)綠泥巖層，這一層是這個礦區(qū)施工難點：此處綠泥巖呈粉末狀，密度低、強度小，遇水膨脹縮徑、糊鉆、憋泵、卡鉆、斷鉆，提大鉆后，再下下不到孔底，取芯困難。在粉狀綠泥石出現(xiàn)的孔段，為保證巖芯采取率必須減少回次進尺，降低鉆壓及轉(zhuǎn)速，減少沖洗液量。必要時，甚至采用干鉆法取芯。此段通過后，迅速下入?108mm套管，護住孔壁。也可根據(jù)孔段長短下入飛管作套管。套管或飛管下好后，即換?75mm口徑繼續(xù)鉆進。

（3）鉆桿脫扣事故的預(yù)防與處理。斷鉆脫扣事故重點是預(yù)防下鉆前應(yīng)認(rèn)真檢查鉆桿絲扣處、鉆桿接頭處是否完好，存在問題的堅決不能下入孔內(nèi)。為防止因孔內(nèi)漏失，造成的鉆進阻力增大的問題，應(yīng)堅持使用優(yōu)質(zhì)泥漿，在鉆桿表面涂抹廢機油、黃油等。

卡埋鉆事故處理施工過程中，應(yīng)控制進尺速度，保證沖洗液暢通，注意防止卡埋鉆事故發(fā)生。出現(xiàn)卡鉆夾鉆需輕壓慢轉(zhuǎn)上下串動，切勿猛提硬拉。在繩索取芯鉆進中，由于繩索取芯鉆桿及接頭強度較低，不能使用打吊錘的方法處理卡夾埋鉆，否則極易出現(xiàn)鉆桿或接手脫扣事故，增加事故處理難度。

（4）鉆頭、擴孔器的選用。針對不同巖石完整性挑選和配置鉆頭、擴孔器。完整巖石鉆進時，選擇高胎體階梯型金剛石鉆頭和超耐磨型燒結(jié)擴孔器。出現(xiàn)堅硬打滑地層時，換成低硬度的鋸齒狀金剛石，能保證少提鉆、多進尺、保孔徑的效果；破碎、漏失嚴(yán)重的地層，采用了高硬度、高胎體耐磨性圓弧形鉆頭和多層聚晶強耐磨性的擴孔器，減少了提鉆次數(shù)，保證了回次進尺長度，提高了鉆進效率。

6　結(jié)語

遼陽縣劉家崴子礦區(qū)的多孔施工實踐證明，粉末狀綠泥石層的施工，難度最大。雖然如此，只要我們減少回次進尺，降低鉆壓及轉(zhuǎn)速，減少沖洗液量保取芯；在相應(yīng)孔段護住孔壁，堅持到穩(wěn)住?108mm套管。在孔深10～140多米孔段，在下入?108mm套管后，也可下入?89mm套管，形成雙層套管，全孔施工就有了保障。

［1］鄭思光，劉繼東.內(nèi)蒙古曹四夭鉬礦復(fù)雜地層深孔施工技術(shù)［J］.探礦工程（巖土鉆掘工程），2013，40（5）：17-22.

［2］劉廣志.金剛石鉆探手冊［M］.北京：地質(zhì)出版社，1991.

［3］石立明.復(fù)雜地層巖芯鉆探綜合治理技術(shù)［J］.探礦工程（巖土鉆掘工程），2008，35（2）：12-14.

［4］王達，何遠信，等.地質(zhì)鉆探手冊［M］.長沙：中南大學(xué)出版社，2013.

［5］鄭思光，趙志杰，左新明.查干德爾斯鉬礦復(fù)雜地層鉆探技術(shù)探討與實踐［J］.探礦工程（巖土鉆掘工程），2012，39（5）：31-33，64.

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A

1004-5716（2016）07-0076-02

2016-04-22

2016-05-16

宋良（1962-），男（漢族），遼寧鐵嶺人，高級工程師，現(xiàn)從事探礦專業(yè)及巖土工程專業(yè)教學(xué)與實習(xí)實訓(xùn)工作。