淺談繩索取心技術(shù)在巖土鉆探施工中的應用

李美峰

（中陜核工業(yè)集團二一一大隊有限公司環(huán)境工程院）

1　引言

繩索取心的鉆探技術(shù)有著許多優(yōu)點，包括施工的勞動強度較低與停鉆的事故較少，還有鉆進的效率較高以及鉆孔的質(zhì)量優(yōu)秀和設備材料方面消耗少等，獲得了巖土地質(zhì)的勘查方面還有鉆探施工的工作人員們廣泛熱愛。繩索取心的鉆探技術(shù)是一類于鉆探施工的鉆進過程之中，在鉆桿其內(nèi)部巖心管于填滿巖心之后，不可以把孔內(nèi)部的鉆桿提高至鉆孔的地表，而借助著巖心鉆探的專用打撈裝置，由鉆桿的內(nèi)部將巖心管給提到地面上的一類先進鉆探技術(shù)。于實際的鉆探過程當中，因為鉆探地區(qū)其地層與巖土地質(zhì)等環(huán)境情況比較復雜，還有在不一樣的地質(zhì)條件之下，該繩索取心的鉆探工藝所能獲得鉆探的效果也具有非常大的差別，特別是處于復雜巖土的地層條件之下，運用該繩索取心的鉆探技術(shù)時，假如施工的過程之中有脫扣、斷鉆桿等各種事故發(fā)生的時候，將會對鉆探施工方面帶來一些不必要的問題，輕者有可能使得鉆孔報廢以及鉆探管材受到損失等，在嚴重的時候還會使得全部鉆探施工的進度得到延誤以及降低鉆探的質(zhì)量等多種嚴重的事故發(fā)生，對全部鉆探施工的過程帶來非常大損失。所以，怎樣于復雜地層的條件之下，與鉆探現(xiàn)場的施工狀況相結(jié)合，把繩索取心的鉆探工藝合理有效的運用于鉆探施工的實際過程之中，使得鉆探施工的效率以及工程的質(zhì)量得到有效的提示，這有著極大的實際意義。

2　礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1　地層

龐家河礦區(qū)附近出露地層有新元古界羅漢寺巖群、泥盆系舒家壩組和大草灘組及第四系。

2.2　泥盆系

北和丹風巖群、南和羅漢寺巖群均以韌性斷層相隔，總體為一套淺變質(zhì)碎屑沉積地層。根據(jù)巖石組合、沉積相和區(qū)域地層對比，可劃分為中泥盆統(tǒng)舒家壩組和上泥盆統(tǒng)大草灘組。

2.3　構(gòu)造

工作區(qū)構(gòu)造活動強烈，主要受到近東西向區(qū)域性構(gòu)造F7、F8斷裂影響，區(qū)內(nèi)形成一系列次級斷裂構(gòu)造及褶皺變形，受后期區(qū)域走滑性斷裂F1及其次生斷裂改造及破壞，在區(qū)內(nèi)形成一系列菱形地質(zhì)塊體。

2.4　巖漿巖

礦區(qū)內(nèi)巖漿活動較弱，以脈巖、巖株為主。僅在礦區(qū)西部紅巖灣北側(cè)出露印支期大臺溝巖體的3個石英閃長巖小巖株，脈巖以花崗斑巖脈、輝綠巖脈為主。

礦區(qū)附近侵入巖主體為印支早期的柳剎溝巖體，巖性為黑云母花崗巖，距離龐家河礦區(qū)以西0.5km左右。在礦區(qū)南部可見有小規(guī)模出露的石英閃長巖株。

3　繩索取心的技術(shù)在實際施工的運用范圍

中國于繩索取心的鉆探工藝這方面所進行研究比較晚，繩索取心的鉆探其綜合效率以及使用的壽命等多個方面，和世界上其他發(fā)達先進的國家比較還存有一定的差距。不過在眾多鉆探學者專家共同的努力之下，中國的繩索取心工藝方面其研究以及實際鉆探的施工過程之中都獲得了許多令人驕傲的效果。在中國的工程勘探與巖土地質(zhì)的勘探還有水文水資源的工程勘測等方面的實際工作中繩索取心的鉆探工藝已經(jīng)獲得了極為廣泛的應用。現(xiàn)代，我國的繩索取心鉆進工藝的平均每個月的效率，能夠?qū)崿F(xiàn)600～1000m左右，其平均工作的效率能夠達到7～10m/h，而且于正常條件之下該鉆桿綜合的運用壽命要大于2萬m。不過在我國內(nèi)部大量鉆探的實際施工其經(jīng)驗可以得到，并不是全部鉆探的工程運用到該繩索取心的鉆進工藝之后都可以得到良好的效果。對—個具體實際鉆探的工程來說，應當對鉆探區(qū)域的地層條件、鉆頭的質(zhì)量水平、鉆孔的深度還有鉆探的施工過程當中繩索取心其鉆具輔助的配套裝置等因素進行充足的考慮，而且要與鉆探綜合的投資成本相結(jié)合，在技術(shù)的經(jīng)濟性等多個方面來對鉆探的技術(shù)手段進行合理的選擇。該繩索取心工藝在理論上來說對各類不一樣巖土地層的條件之下鉆進鉆探都是適用的，在眾多實際工程中運用效果的數(shù)據(jù)剖析看來，該繩索取心工藝與6～9級的中硬巖層之中，他的工程質(zhì)量以及鉆探的效率都是非常好的。不過就現(xiàn)在我國內(nèi)部鉆探施工工藝看來，對10～12級巖石所進行的鉆探施工來說，不應當采用繩索取心的技術(shù)，尤其是在所鉆探的巖土地層為組織密度比較大且顆粒較為細小以及缺乏碾磨性極堅硬性的巖石地層，假如采取繩索取心的工藝技術(shù)，于上面所講巖石地層的條件之下，其鉆頭的磨損將會比較嚴重，并且其鉆進的速度也會非常的低，將不能使得繩索取心的鉆探鉆進工藝其優(yōu)勢得到充分的發(fā)揮，進而使得實際施工的綜合效率以及質(zhì)量得到極大的降低。在筆者眾多繩索取心的鉆探工藝具體施工的經(jīng)驗看來，該繩索取心工藝通常能夠應用于深孔與淺孔巖石的鉆探工程當中，一般于繩索取心工藝的應用范圍之內(nèi)，伴隨著鉆進深度不斷的加深他的施工技術(shù)的經(jīng)濟效果將會愈高，不過在實際的施工過程當中，一定要選取質(zhì)量較高的鉆頭，進而確保全部鉆探工程可以高效穩(wěn)定實行下去，假如鉆進的鉆頭其使用的壽命非常短，那么于施工的過程當中就將會有更換鉆頭這樣的事情經(jīng)常發(fā)生，這樣做就會使得繩索取心鉆探的優(yōu)勢以及使用的意義極大的下降。

4　復雜破碎的地層其繩索取鉆井時的施工要點

在鉆探施工實際的過程當中，一般都會于破碎的地層上面來進行鉆井勘探，因為該種地層大多為淺層的強風化巖石，或者是深部地質(zhì)構(gòu)造的破碎帶，于鉆探施工的過程當中時常會有巖心采樣的質(zhì)量不高與巖心的采樣比較困難還有鉆孔孔壁的滑動不穩(wěn)定等多種問題發(fā)生，特別是在鉆孔實際操作的過程當中時常會有鉆孔的漏失與鉆孔的涌水等多種復雜問題發(fā)生，進而對巖土的鉆探提出了更加高的需要，使得實際施工的難度得到增加。

4.1　淺層風化巖土的地層其繩索取心鉆進時施工的要點

淺層強風化以及全風化巖土的地層其繩索取心的鉆進鉆探施工過程當中，應該首先要與鉆探所在實際的位置相結(jié)合，選配出與該地層適合的潤滑泥漿對其鉆孔的孔壁實行相關的支護完善，而且發(fā)揮到將鉆具潤滑的作用；再選取和該類風化巖的土地層適合的鉆頭設備，在確保鉆探綜合的施工質(zhì)量不變的前提之下，使得鉆孔鉆進的速率得到有效的提升；運用實際的施工當中極易進行操作短小鉆具；于淺層的風化巖層之上實行其鉆進取心工作的時候，不要太過著急，應該依照鉆進工作相關的施工操作流程以及現(xiàn)場施工的組織設計需要，依據(jù)平穩(wěn)可靠穩(wěn)健的鉆進原則，確保全部鉆探施工的過程高質(zhì)量、高效率的進行下去，如圖1。

4.2　深部構(gòu)造的破碎帶其繩索取心鉆進的施工要點

圖1　繩索取心鉆桿

深部構(gòu)造的破碎帶會受到該鉆孔的深度較深與破碎的程度不相同以及地層條件較為復雜還有地下水和低壓等多個因素的作用，通常成為在鉆探鉆進實際工作中高效施工所遇到的瓶頸問題。在眾多實際的工作經(jīng)驗中可以得到，在此種地層條件之下實行有關繩索取心的鉆進施工工藝時，除要依據(jù)上述所說淺層風化的巖土地層其鉆進時所提到各類的保護舉措與裝置的搭配以外，于實際的施工過程當中還應當掌握住下面幾個技術(shù)方面的要點：①鉆探實際的操作過程當中，必須要做到謹慎小心，而且對于所得到的巖心時行仔細的分析觀察，并與相應的知識以及工作經(jīng)驗相結(jié)合，對鉆孔內(nèi)部的情況做出準確的判斷，而且還要制定出一系列對應防護的預案。因為深部構(gòu)造的破碎帶其地下巖層非常的復雜，不要粗心大意，在鉆探鉆進的施工過程當中所有失誤性的操作，都有可能將造成一些嚴重的問題，為全部鉆孔施工造成極大的損失；②鉆進該種復雜的地層時，在實際的施工過程當中需要求準、求穩(wěn)的原則，而且不可以報著任何的僥幸心理，所有的異常問題都再需通過各種反復的研究分析，順利的得到巖心將會是全部鉆探的施工過程其最大的成功。

5　繩索取心技術(shù)于工程應用當中效果分析

5.1　使得巖心采樣的效率得到提升并將鉆探施工的成本降低

繩索取心的技術(shù)可以實現(xiàn)于施工的過程之中沒有提鉆來實行巖心的取樣工作，就是在鉆桿的巖心管被裝滿的時候，不用把全套的鉆桿提高，只是需要運用該帶繩索打撈設備就能夠把取心管由鉆桿當中從地表中提出，進而使得鉆進提鉆的次數(shù)減少，使得施工工作人員其鉆進施工綜合勞動的強度得到下降，特別是在鉆探提高其凈距離在受到有關外部空間的制約時，該繩索取心的技術(shù)其取心質(zhì)量以及效率就會更有優(yōu)勢。

5.2　提升采取率

實際鉆探的施工過程當中，在繩索取心工藝施工鉆進時，鉆桿僅僅為外管單動，其內(nèi)管是相對靜止的，這樣做于鉆頭鉆進的過程當中不但能夠免于外部的沖洗液把內(nèi)部采樣的巖心直接沖刷掉，而且還能夠免于鉆探裝置機械力對于巖心管其內(nèi)部的采樣巖心發(fā)生外力的破壞。依照實際工作的經(jīng)驗可以得到，運用該技術(shù)的巖心采取成功率一般能夠大于95%，進而使得鉆探施工的巖心采樣其效率以及施工的質(zhì)量得到大大的提升。

6　結(jié)束語

綜上所述，在實際的過程當中，使得鉆探施工的效率以及工程質(zhì)量得到提升有著極大工程實際的意義，長時間以來該技術(shù)是鉆探人員所研究的極為重要的課題。經(jīng)過該文章對于繩索取心技術(shù)方面的研究分析，希望能夠?qū)υ谠摲矫娴墓ぷ髡呔哂幸欢◣椭M而得到更加大的效益。