可可托海礦區(qū)鉆進(jìn)工藝

岳鑫鑫

(新疆維吾爾自治區(qū)有色金屬勘查局701隊(duì)，新疆 昌吉831100)

鉆孔沖洗液按漏失嚴(yán)重情況分為，滲透性漏失、部分漏失、全漏失、嚴(yán)重全漏失。滲透性漏失是指沖洗液能夠維持循環(huán)，但有少量消耗。這種漏失不會(huì)影響鉆進(jìn)，有時(shí)不久就會(huì)停止漏失。部分漏失是指沖洗液循環(huán)時(shí)只有部分液體返回地表的空內(nèi)漏失，又稱局部漏失[1]。全孔漏失是指沖洗液不能維持循環(huán)，全部流入孔壁巖層，但孔內(nèi)仍有靜止水位時(shí)的孔內(nèi)漏失。嚴(yán)重漏失是指沖洗液不能維持循環(huán)，而全部流入孔壁巖層，造成孔內(nèi)無靜水位時(shí)的孔內(nèi)漏失。鉆孔嚴(yán)重漏失時(shí)導(dǎo)致孔內(nèi)沖洗液靜壓力降低，減少對孔壁的反壓力，孔壁泥皮脫落，松散有裂隙的即開始崩落坍塌，造成嚴(yán)重孔內(nèi)事故。

1 可可托海礦區(qū)地質(zhì)概況

礦區(qū)位于富蘊(yùn)縣城東北方向，距富蘊(yùn)縣直距33千米,距可可托海鎮(zhèn)3千米，距烏魯木齊市約540千米，行政區(qū)劃屬阿爾泰地區(qū)富蘊(yùn)縣可可托海鎮(zhèn)管轄。新疆有色金屬工業(yè)集團(tuán)稀有金屬有限責(zé)任公司在可可托海礦區(qū)擁有采礦權(quán)。

可可托海礦區(qū)大地構(gòu)造位置處于西伯利亞板塊阿爾泰陸緣活動(dòng)帶哈龍-青河古生代巖漿弧中部。區(qū)域內(nèi)出露的地層主要有中-上奧陶統(tǒng)、志留系、下-中泥盆統(tǒng)、上石炭統(tǒng)、下第三系和第四系等[2]。區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)頻繁，侵入巖十分發(fā)育，巖體多，主要為酸性花崗巖類，基性巖類僅占侵入巖的2%～5%。偉晶巖分布于花崗巖體的內(nèi)、外（距花崗巖體2～10千米或更遠(yuǎn)）接觸帶和花崗巖體頂部的凹陷殘山地段及捕虜體發(fā)育地段，圍巖為各類片麻巖、片巖或輝長巖—閃長巖體等。

礦石結(jié)構(gòu)主要有偉晶結(jié)構(gòu)和半自形板狀結(jié)構(gòu)，礦石構(gòu)造主要為塊狀構(gòu)造。礦石礦物有鋰輝石、綠柱石、鈮鐵礦-鉭鐵礦族，此外還有極少量的銫榴石和鉿鋯石。礦石類型分為鈹?shù)V石類型、鋰礦石類型和鉭鈮礦石類型等三種。

2 礦區(qū)鉆進(jìn)過程中出現(xiàn)坍塌或漏失孔處理方法

泥漿護(hù)壁堵漏，泥漿的堵漏作用主要是通過泥皮和一些架橋物質(zhì)的阻塞作用，以及泥漿的性能或改進(jìn)后的性能（提高泥漿的黏度）與結(jié)構(gòu)作用來堵塞漏失通道，達(dá)到堵漏的目的。泥漿對于滲漏地層具有較好的堵漏效果；水泥的護(hù)壁堵漏，水泥護(hù)壁堵漏又稱水泥灌漿，水泥灌漿是以水泥為灌漿材料進(jìn)行堵漏或護(hù)壁的操作工藝技術(shù)。護(hù)壁堵漏時(shí)，將配好的化學(xué)灌漿材料用專門工具送到灌注孔段，使其凝結(jié)，以達(dá)到加固孔壁、堵塞、封閉漏失通道的目的；套管護(hù)壁堵漏，套管護(hù)壁堵漏是向孔內(nèi)下入套管來封隔坍塌或漏失孔段。需要指出，套管底端必須安置在穩(wěn)定的巖層上，并且用黏土或水泥等材料進(jìn)行封閉止水；下入套管前，要考慮保證套管的起撥回收，以降低鉆探成本。

3 地層

（1）結(jié)晶片巖類系中-上奧陶統(tǒng)哈巴河群。主要有含十字石黑云母-斜長石-石英片巖，含紅柱石黑云母-石英片巖及石英-黑云母片巖。占礦床出露總面積的20%左右。主要分布在礦床的西南部、南部及為西北部，中部僅有零星的（長軸0.3公里左右）不規(guī)則狀殘留體。片理走向300°～360°，傾向北東，傾角68°～90°。從結(jié)構(gòu)及成分上可與礦區(qū)內(nèi)第三層巖性對比。但在小殘留體內(nèi)有時(shí)可見到片理走向?yàn)楸睎|，傾向北西，傾角陡。

（2）第四紀(jì)沉積。第四紀(jì)沉積全部為全新統(tǒng)，主要分布在礦床北部庫額爾齊斯河沿岸及礦區(qū)西部的薩雷姆布拉克河谷中，在礦床范圍內(nèi)的陰坡也有分布。在1號及3號礦脈的旁側(cè)曾發(fā)現(xiàn)坡積型砂礦，有用礦物為鈮鉭鐵礦、鉍碳酸鹽礦物及白鎢礦。

3.1 施工區(qū)主要地層問題

因該礦區(qū)常年采取爆破方式開采，導(dǎo)致三號坑附近巖石破碎程度大水文地質(zhì)條件復(fù)雜，造成鉆孔內(nèi)漏水、掉塊、坍塌等較多的施工問題，給部分孔的施工帶來了較大的困難。采用常規(guī)堵漏方法均無法解決鉆孔內(nèi)部問題。堵漏成功后，往往鉆進(jìn)幾十公分就會(huì)再次出現(xiàn)嚴(yán)重漏水,井底無靜水位，導(dǎo)致鉆桿與井壁之間摩擦力驟增無法提高回轉(zhuǎn)速度。即使采用一檔低速仍然能感覺到鉆桿與孔壁間存在很大的阻力，導(dǎo)致鉆桿碰撞孔壁嚴(yán)重破壞孔壁穩(wěn)定性。

3.2 解決辦法

根據(jù)上述問題，因全孔漏水導(dǎo)致鉆桿與井壁之間無沖洗液潤滑、護(hù)臂。解決辦法采用分段式水泥護(hù)壁,在破碎復(fù)雜容易出現(xiàn)坍塌掉塊孔段使用水泥灌注。

為防止水泥漏失，起不到灌注作用采取在水泥中加入惰性材料棉籽殼，保證水泥不會(huì)漏失，灌注水泥的量滿足穿過復(fù)雜地層孔段就可以了。

加黃油潤滑井壁，此方法即解決了孔壁不穩(wěn)定出現(xiàn)坍塌、掉塊危害鉆孔安全的因素，又通過黃油減小鉆桿與井壁摩擦力，使得使用金剛石繩索取心鉆進(jìn)工藝，可以發(fā)揮高轉(zhuǎn)速的壓力的優(yōu)勢，提高臺月效率。

3.3 施工方案

鉆孔結(jié)構(gòu)采用三徑成孔。以Φ122mm孔徑鉆進(jìn)，打穿覆蓋層進(jìn)入基巖后下Φ114mm套管。換Φ95口徑鉆進(jìn)60m穿透上層破碎地層，下Φ89mm套管。換Φ75mm口徑金剛石繩索取心鉆進(jìn)至終孔。

ZK503孔全孔無靜水位，采取清水頂漏鉆進(jìn)，因距離施工區(qū)一公里左右就是庫-額爾齊斯河，供水采取鋪設(shè)耐高壓水管，使用水泵直接泵至機(jī)臺。

用此方法鉆進(jìn)效率很高，班進(jìn)尺可達(dá)到15米以上，鉆進(jìn)至130m后通過巖心發(fā)現(xiàn)118m～126m為破碎地層易出現(xiàn)坍塌掉塊問題，決定在該孔段采用分段式水泥灌注，孔內(nèi)無靜水位直接從孔口將水泥漿倒入孔底，省去了使用泥漿泵對泥漿泵的磨損，與沖洗。灌水泥后立即用清水沖洗孔壁，防止下鉆掃孔的問題。經(jīng)測水位水泥全部漏失，決定再次灌注，在水泥中加入惰性材料棉籽殼，計(jì)算好水泥灌注量后灌入井底，然后沖洗孔壁。此次測水位在110m灌注成功，等待72小時(shí)后掃孔，繼續(xù)采用上述辦法鉆進(jìn)。223m～231m、381m～389m、孔段為破碎地層。采取本辦法直至終孔，終孔孔深601.32m。

4 結(jié)語

在適當(dāng)?shù)牡貙硬扇∵m當(dāng)?shù)你@進(jìn)工藝，靈活運(yùn)用鉆進(jìn)知識。很多困難的問題都可以解決，辦法總比困難多。該礦區(qū)采用分段式水泥灌注加黃油潤滑井壁這一方法，證明是有效果的。

參考文獻(xiàn)

[1]張家軍.液動(dòng)潛孔錘鉆進(jìn)工藝在舞陽鐵山礦區(qū)易斜地層的應(yīng)用[J].探礦工程(巖土鉆掘工程),2007,34(7)：5-7.

[2]梁玉明.潛孔錘鉆進(jìn)工藝在鶴崗礦區(qū)復(fù)雜地層施工中的應(yīng)用[J].黑龍江科學(xué),2014,5(3)：22-23.