礦床鉆探施工工藝質(zhì)量分析

徐云旺

（云南冶金資源股份有限公司，內(nèi)蒙古 呼倫貝爾 021008）

礦床鉆探施工是應(yīng)用綜合性技術(shù)學(xué)科，全面掌握各種礦物在地殼中的結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)對(duì)地殼中礦物的物理力學(xué)性質(zhì)，礦石組成的成分和構(gòu)造的不同對(duì)地層有很大的影響，對(duì)地層鉆進(jìn)的反應(yīng)也是各種各樣的，為了確保鉆探施工開展，提高鉆進(jìn)質(zhì)量和效率，全面掌握礦石的物理力學(xué)性質(zhì)對(duì)鉆進(jìn)工作有很大的幫助。采取的鉆探方法及鉆進(jìn)工藝主要是：繩索取芯鉆進(jìn)和硬質(zhì)合金鉆進(jìn)兩種工藝方法。在施工過程中主要采取繩索取芯鉆進(jìn)為主導(dǎo)，為了保證礦芯的采取率，在巖層破碎、取芯困難的地層中，采取硬質(zhì)合金鉆進(jìn)雙管鉆進(jìn)，雙工藝相結(jié)合技術(shù)方法，保證礦芯的采取率和鉆孔施工的質(zhì)量要求。

1 工藝簡介

在地質(zhì)地層鉆探過程中，鉆探工藝步驟主要有：組裝鉆具——連接鉆頭內(nèi)徑進(jìn)行匹配——下鉆——沖洗液護(hù)壁堵漏——鉆進(jìn)——采心——投放內(nèi)管——打撈巖心——控制鉆壓——逐步鉆進(jìn)。

2 工藝控制

（1）通過打撈器取心，采心率不低于進(jìn)尺的70%，進(jìn)入含礦層，要求巖心回次進(jìn)尺采取率不低于80%。

（2）鉆孔測(cè)斜報(bào)告書：根據(jù)鉆孔測(cè)斜設(shè)計(jì)要求，每鉆進(jìn)100m進(jìn)行一次測(cè)斜記錄，要求記錄填寫所采取的測(cè)斜儀器型號(hào)，測(cè)斜深度、傾角、方位角等；偏斜度控制在每100m/2度范圍內(nèi)。

（3）當(dāng)班做好簡易水文觀測(cè)記錄表：認(rèn)真填寫觀測(cè)孔深記錄、回次、起始時(shí)間及終止時(shí)間，鉆進(jìn)工藝、水位、水溫、沖洗液消耗觀測(cè)、涌、漏水、坍塌、縮徑、裂隙及鉆進(jìn)情況等現(xiàn)象進(jìn)行記錄。

（4）孔深校正報(bào)告書：在施工過程中，取心鉆進(jìn)時(shí)因提鉆長度不一，原則上每50m必須對(duì)孔深進(jìn)行校正、驗(yàn)證①每鉆進(jìn)100m、根據(jù)礦層厚度變化礦層小于5m時(shí)，進(jìn)行一次孔深校正；②根據(jù)地質(zhì)分析地層的變化確認(rèn)重要構(gòu)造位置、判斷地質(zhì)層位；③下套管前和終孔后必須對(duì)孔深進(jìn)行驗(yàn)證，確保無誤。

（5）對(duì)孔內(nèi)巖粉必須返水清除，否則會(huì)造成水泵的磨損，影響使用壽命，孔內(nèi)巖粉不及時(shí)排出，容易造成孔內(nèi)事故。泥漿槽設(shè)置多個(gè)沉淀池，主要是為了形成粉狀產(chǎn)生沉淀，提取有效的上清液，循環(huán)使用上清液返水，既環(huán)保又經(jīng)濟(jì)。將泥漿上清液的使用情況及時(shí)填入水文觀測(cè)記錄表中而且配漿材料按照規(guī)范進(jìn)行配比。

（6）封孔：礦床鉆探施工施工必須嚴(yán)格按照鉆探過程質(zhì)量及地質(zhì)找探礦的要求組織施工，鉆孔施工中存在地質(zhì)巖石破碎，對(duì)采取礦芯有一定的困難，鉆孔漏失嚴(yán)重，鉆孔施工存在著非常大的影響，經(jīng)過地質(zhì)結(jié)構(gòu)分析，從礦床鉆探方法、工藝技術(shù)進(jìn)行解決，達(dá)到礦床鉆探施工六項(xiàng)指標(biāo)要求，礦芯的采取率、鉆孔的測(cè)斜、井深的校正、簡易水文觀測(cè)、原始報(bào)表、封孔等施工質(zhì)量指標(biāo)按照規(guī)范進(jìn)行施工；地表鉆探施工，從以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析。

2.1 礦芯的采取

①對(duì)礦芯的采取，有著非常嚴(yán)格規(guī)范要求，必須保證巖礦芯的采取率及完整性，其中存在的主要影響因素是：地層礦石結(jié)構(gòu)不完整，巖石存在著破碎、泥層及地質(zhì)的軟硬不平衡等多種因素，采取以下措施進(jìn)行解決：施工過程中地質(zhì)礦石破碎，通過內(nèi)管打撈礦芯存在著破碎嚴(yán)重，針對(duì)這種情況，為了滿足找探礦的要求，先采用PQ孔徑下放井口管，然后下HQ孔徑施工鉆孔，保障礦芯的完整，根據(jù)地質(zhì)資料分析地層變化，在用NQ孔徑進(jìn)行鉆探取芯，采取率不得低于70%，按照要求進(jìn)行規(guī)范管理。②在鉆孔過程中，地質(zhì)礦層復(fù)雜多變，泥層及軟硬不均勻，給鉆探施工造成了一定的影響，為了解決這一難題，采取φ91雙動(dòng)雙管進(jìn)行施工，確保巖礦芯的采取率到達(dá)85%以上，并限制轉(zhuǎn)速（120轉(zhuǎn)/分）、壓力（240千克）和泵量（40升/分），控制進(jìn)尺和時(shí)間保證在進(jìn)尺1米/10分鐘完成。

2.2 孔深的校正

較正孔深是確保鉆孔能夠按照地質(zhì)設(shè)計(jì)要求，正確的方位進(jìn)行鉆進(jìn)，在孔深較正的位置進(jìn)行鉆桿丈量，確保孔深誤差，必須采取以下方法：在機(jī)場量具丈量，刻度準(zhǔn)確、清楚，配備規(guī)范的卷尺，對(duì)孔深進(jìn)行校正；機(jī)場余尺丈量，停止動(dòng)力頭的轉(zhuǎn)動(dòng)，每次丈量鉆桿的基準(zhǔn)點(diǎn)為連接盤的低端處，并準(zhǔn)確丈量和記錄；加減鉆具用鋼卷尺丈量尺寸，在使用合金鉆具工藝過程中，校正孔深丈量鉆具尺寸，按照規(guī)范使用卷尺將丈量結(jié)果記錄在相應(yīng)表格上。

2.3 鉆孔孔斜度

鉆孔測(cè)斜度必須按照規(guī)范進(jìn)行，每50米處及終孔處進(jìn)行測(cè)斜，因地層比較復(fù)雜，必須對(duì)鉆孔采取相應(yīng)的防斜措施，開孔時(shí)嚴(yán)格按照工藝要求進(jìn)行，控制好孔斜度，在開孔過程中輕壓慢進(jìn)，保持設(shè)備平穩(wěn)運(yùn)行。地層礦石軟弱帶、破碎帶、對(duì)軟硬不均勻的地層輕壓慢進(jìn)，孔底壓力保持在240千克，轉(zhuǎn)速120轉(zhuǎn)/分，速度：15分鐘/米-20分鐘/米，保證鉆孔的垂直度。

2.4 簡易水文觀測(cè)

在使用清水或鉆井液過程中，必須加強(qiáng)水文觀測(cè)，每觀測(cè)回次在提鉆后、下鉆前各進(jìn)行一次觀測(cè)，時(shí)間為5min，根據(jù)水箱水位，泥漿池液位和補(bǔ)充沖洗液量計(jì)算出沖洗液的消耗量。

2.5 原始報(bào)表

安排專人進(jìn)行填寫原始報(bào)表、交接班記錄表及時(shí)填寫、無涂畫，做到實(shí)事求是、真實(shí)、準(zhǔn)確、整潔有效。

2.6 封孔

按照地質(zhì)技術(shù)要求提供的鉆孔柱狀圖和封孔要求，完成封孔設(shè)計(jì)，封孔后采用水泥進(jìn)行澆筑，在澆筑中心設(shè)立標(biāo)注莊，需要對(duì)封孔質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)證的，應(yīng)進(jìn)行透孔取樣。

3 鉆進(jìn)時(shí)鉆具的“振動(dòng)”及處理措施

（1）金剛石鉆進(jìn)參數(shù)的特點(diǎn)就是轉(zhuǎn)速高。振動(dòng)發(fā)生的原因很多，如鉆機(jī)回轉(zhuǎn)系統(tǒng)磨損過度，鉆具接配不同心，礦石不均和操作不平穩(wěn)等，都會(huì)造成鉆具振動(dòng)。

（2）鉆進(jìn)中，輕微的振動(dòng)是時(shí)刻不斷的，這對(duì)鉆進(jìn)和機(jī)具都影響不大，但激烈的振動(dòng)會(huì)損壞鉆頭甚至鉆具和機(jī)械。因此，金剛石鉆進(jìn)必須防振。完全消除振動(dòng)是不容易的，但可能把它減小到最低限度。

（3）目前減振方法有機(jī)械法、穩(wěn)定鉆具法和潤滑法等。其中機(jī)械減振法是在鉆桿與巖心管之間接一個(gè)“減振器”，利用減振器上彈性零件的彈性作用吸收鉆桿縱、橫振功能，以降低鉆頭上的沖擊載荷。但因?yàn)闇p振器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，效果亦不高，所以沒有廣泛推廣使用。

（4）鉆具的穩(wěn)定性：穩(wěn)定鉆具的方法是將鉆桿的連接用“穩(wěn)定接頭”代替普通接頭。穩(wěn)定異徑接頭結(jié)構(gòu)，其外徑與擴(kuò)孔器外徑相等，并鑲硬質(zhì)合金塊以增加耐磨性。這樣的異徑接頭使巖心管與鉆頭幾乎處于同一軸心線上，大大增加了回轉(zhuǎn)穩(wěn)定性，從而減少振源；硬質(zhì)合金鑲在可卸環(huán)上，磨損后可以更換。

4 孔內(nèi)漏失礦層的處理措施

①微漏礦層采用頂漏鉆進(jìn)；中等漏失礦層采用加堵漏劑隨鉆堵漏或水泥封堵孔；對(duì)于完全漏失的礦層必須采取下套管隔離然后進(jìn)行水泥灌注。②孔內(nèi)遺留物事故的處理：鉆頭與擴(kuò)孔器采用金剛石鉆頭消滅法，特殊遺留物，例如測(cè)斜儀、工具等；多頭事故處理，采用糾斜工具繞過；③鉆孔的防斜與糾斜處理：選用大口徑繩鉆增強(qiáng)剛性，控制參數(shù)一致，每鉆進(jìn)100米及時(shí)測(cè)斜，處理孔內(nèi)事故時(shí)要保持頭腦清晰、認(rèn)真記錄、沉穩(wěn)操作，提前做好處置措施，才能有效提高事故處理的效率。經(jīng)驗(yàn)證明，鉆桿直徑與鉆孔直徑配合得合理就能大大減少各類事故的發(fā)生。