小口徑巖心鉆探施工流程簡介

于志堅，于保國，耿 印，邢運濤，丁國東，王景章，王 越，武仲國

（河北省地礦局第四地質(zhì)大隊，河北 承德 067000）

隨著地勘市場的萎縮，地質(zhì)鉆探類的項目也在逐年減少。鉆探是體力與腦力相結(jié)合的一種野外工作。目前的鉆探工人大多以合同制工人為主，且市場上的鉆探隊伍魚目混珠，鉆探機(jī)臺人員的整體素質(zhì)也存在著較大的差距。多數(shù)班長都沒有經(jīng)過專業(yè)的培訓(xùn)，就直接上崗工作[1]。地質(zhì)院校畢業(yè)的本科生不愿到一線去實際鍛煉。要干好鉆探需要有良好的身體素質(zhì)和過硬的技術(shù)經(jīng)驗相結(jié)合,鉆探技術(shù)工人的專業(yè)技術(shù)的有待提高。

1 施工前的準(zhǔn)備工作

1.1 鉆塔在施工中起著承載孔內(nèi)鉆具自重和事故處理時增加的力量

按有效高度分為8m、13m、18m、23m、27m，按結(jié)構(gòu)分有四腳塔、桅桿塔、A型塔，按設(shè)計角度分為直塔和斜塔。根據(jù)施工的地勢選擇鉆塔，在山上施工為了減少對植被的破壞一般選擇四腳塔，在平地施工盡可能地選擇A型塔。A型塔最大優(yōu)點是不需要人工登高建塔，降低了高處墜落的風(fēng)險。鉆機(jī)、鉆塔的選擇見表1。

表1 鉆機(jī)、鉆塔型號及高度的選擇

1.2 根據(jù)地層復(fù)雜程度做好孔內(nèi)特殊情況處置預(yù)案

提前準(zhǔn)備好各類打撈工具、起重器、吊錘及比施工口徑小一級的鉆具、單管鉆頭、錐形鉆頭、磨孔鉆頭等。預(yù)備鉆遇復(fù)雜地層時所需的化學(xué)泥漿材料，現(xiàn)場配備泥漿測試儀器，灌孔護(hù)壁堵漏用的硫鋁酸鹽水泥。

2 鉆探設(shè)備安裝及相關(guān)要求

鉆塔搭建、設(shè)備安裝與調(diào)試：擺好塔底梁，使每一根塔底梁都水平，保證塔底座水平周正，術(shù)語“抄平、拉方”。塔上工作臺要安裝不低于1.2m的防護(hù)欄。上下塔的活動罐籠（土電梯）防墜器靈敏可靠。土電梯配重不低于土電梯自重，配重要用3個繩卡緊固防止發(fā)生墜落事故。鉆機(jī)采用“星角”減壓啟動。用電設(shè)備做好接地保護(hù)，保證“一機(jī)一閘一漏?！北Ｗo(hù)措施。18m以下鉆塔安裝4跟繃?yán)K，超過18m按8根，繃?yán)K松緊適中保持一致，繃?yán)K與地面的夾角不大于45°。塔內(nèi)平臺鋪滿木地板。

3 鉆進(jìn)作業(yè)流程

（1）開孔。根據(jù)第四系的厚度及復(fù)雜情況選擇合理的開孔口徑，一般盡可能的采用交大口徑開，通常還要考慮正常換徑鉆進(jìn)之前要預(yù)留一級口徑。受鉆塔底梁的限制，一般鉆孔傾角在80°～90°之間多采用150mm開孔，75°～80°采用130mm開。要保證鉆孔的頂角、方位角不超偏，第二道關(guān)就是把好開孔關(guān)。把立軸盡量放低，用上下卡盤同時卡緊機(jī)上鉆桿，輕壓慢轉(zhuǎn)。開孔時最好采用高固相泥漿鉆進(jìn)，開孔鉆進(jìn)要防遇孤石導(dǎo)致孔偏。一開后下入套管，套管高出地面5cm～10cm。

（2）鉆進(jìn)。鉆進(jìn)的操作順序：配機(jī)上→下鉆→合立軸 →松卡盤→導(dǎo)桿 →緊卡盤 →提立軸（拉直孔內(nèi)鉆桿）→合離合器→ 給進(jìn)鉆進(jìn)→量機(jī)上余尺 →停車→提出機(jī)上鉆桿→打撈取心。在鉆進(jìn)過程中泥漿泵要持續(xù)給水，回次進(jìn)尺結(jié)束提鉆取心時先拉出機(jī)上鉆桿再關(guān)閉水泵，防止巖粉沉淀造成埋鉆事故。當(dāng)孔內(nèi)鉆桿自重大于鉆進(jìn)所給的鉆壓時，為了保證鉆孔的垂直度應(yīng)考慮采取減壓鉆進(jìn)，即把給進(jìn)閥手把位置放至提升位置，用液壓油缸控制孔底鉆頭的壓力。

計算方法為：A=B-C

A為減壓鉆進(jìn)孔底壓力；B為鉆桿自重；C為給進(jìn)油缸上提鉆桿的力。

采取減壓鉆進(jìn)時孔內(nèi)鉆桿基本上保持直立，這樣可以防止由于孔底壓力大而造成孔斜，同時也減少了鉆桿在孔內(nèi)的回轉(zhuǎn)阻力，有利于提高轉(zhuǎn)速。根據(jù)鉆頭的口徑選擇合理的轉(zhuǎn)速。表鑲金剛石的線速度為1m/s～2m/s；孕鑲金剛石線速度為1m/s～3m/s。考慮到施工成本，在實際生產(chǎn)過程中一般常用的是孕鑲金剛石鉆頭，表鑲鉆頭只在堅硬打滑地層或繞障、造斜鉆進(jìn)時使用。在小口徑金剛石鉆進(jìn)中要盡可能的開動高轉(zhuǎn)速來提高小時效率。

（3）終孔后的工作。①穩(wěn)定水位、測孔。鉆孔打到設(shè)計孔深達(dá)到地質(zhì)目的后，開始48小時穩(wěn)定水位。剛開始孔內(nèi)的水位變化較大需要30min測一次水位，待水位基本穩(wěn)定不再變動時可以1h測量一次。測量的數(shù)值要準(zhǔn)確記錄。一般情況可以用專用測繩拴“鉛鐘”擊打水面測量，需要精確測量時用萬用表連接導(dǎo)線測量。②封孔。目前大多數(shù)隊伍都采用水泥封孔。要求封孔時水泥漿要連續(xù)灌入，防止孔內(nèi)水泥柱出現(xiàn)斷樁。灌漿時要注意灌入量、鉆孔中鉆桿實際占用的體積等參數(shù)，以防提鉆過多，鉆桿下頭提離水泥漿面影響封孔質(zhì)量。灌孔用水泥漿要攪拌均勻。

4 固體巖心鉆探的指標(biāo)要求

4.1 巖心采取率

4.2 校正孔深

要求每鉆進(jìn)100m進(jìn)行一次校正，丈量時使用鋼尺，提直鉆桿準(zhǔn)確讀書。在實際生產(chǎn)過程中一般都在百米不超3m左右丈量，目前采用繩索取芯工藝一般都是每次提鉆換鉆頭或其他情況提大鉆時丈量。實際丈量孔深與記錄孔深誤差≤1‰時可以不更改。

5 施工中的安全措施

鉆探施工現(xiàn)場存在著：機(jī)械傷害、物體打擊、高處墜落、觸電、起重傷害、車輛傷害、火災(zāi)、坍塌等事故危害。

（1）按照“有輪必有罩、有軸必有套”的原則，在機(jī)械轉(zhuǎn)動部位安裝防護(hù)罩，所安裝的防護(hù)罩要有一定的強度，有一定的承載力。

（2）高處作業(yè)人員持證上崗，作業(yè)時正確使用安全帶、繩、網(wǎng)等防墜保護(hù)裝置。

（3）雨季施工機(jī)臺做好防水、排水措施，以防出現(xiàn)塌方等事故。

6 結(jié)語

鉆探是一門科學(xué)技術(shù)，技術(shù)的革新靠科研人員與專業(yè)技術(shù)人員的潛心研究，通過實踐總結(jié)不斷改進(jìn)。如何讓鉆探施工保存并延續(xù)發(fā)展下去，也是我們?nèi)缃竦你@探人的責(zé)任。讓更多的人能更好的傳承我們鉆探人的精神是我們的希望。