礦山地質探礦工程中鉆探技術的實踐研究

邢俊華

（安徽省地質礦產勘查局327地質隊，安徽 合肥 230000）

在礦山開采之前需要開展地質勘查工作，該項工作包含內容眾多，主要工作內容如下:一是礦山勘查。在勘查工作正式開展前，工作人員應落實前期準備工作。其次，技術人員還應明確勘查范圍，根據礦山中不同區(qū)域情況采取相應的勘查手段。在勘查技術應用時，需堅持準確高效的原則，一邊勘查一邊記錄，使信息采集結果精度得到切實保障;二是尾礦資源分析。在可持續(xù)開采理念下，技術應用水平和開發(fā)理念對資產開發(fā)持久性具有直接影響，尾礦作為地質勘查的重要內容之一，需要技術人員加強重視，減少資源浪費，確保礦山的可持續(xù)開采;三是接替資源勘查。根據礦物質形成原理可知，當前許多礦物質具有不可再生特點，部分礦產資源的再生周期極長。在地質勘查過程中，應充分認可礦山開采年限價值，最大限度提高開采年限。在對帶有特殊資源礦山進行開采時，勘查者應注重替代資源的勘查，如鋅礦等，以此達到提高開采年限的目標。

1 基于礦山地質探礦工程的鉆探技術設計

1.1 地層條件的分析

礦山復雜地層的形成的影響因素有多種，外部因素及巖層本身所出現(xiàn)運動情況都會造成復雜地層形成。巖層風化、溶蝕、地質構造運動作用均可造成復雜地形的形成[1]。因溶蝕導致出現(xiàn)的復雜地層進行鉆探時會出現(xiàn)地層機械破碎情況，從而引發(fā)巖芯采取效率低；在地層環(huán)境較差情況下進行鉆進施工會對地層的穩(wěn)定性造成二次傷害，同時也會出現(xiàn)孔壁坍塌的狀況[2]。地層特性復雜多變也表現(xiàn)在地層的硬度、水化性、強度、強塑性等，這些對于鉆進技術的實施都會產生一定影響。例如鉆進時出現(xiàn)鉆孔偏斜，而這個傾斜恰巧處于軟硬地層之間位置。在礦石粒徑大小相差較大地層中使用鉆頭進行鉆進也會出現(xiàn)偏斜的狀況,礦山地質探礦工程鉆探施工質量無法達到預期效果，對礦山地質鉆探施工效果造成的影響因素如下圖所示：

圖1 鉆進施工流程圖

礦山進行深部鉆進時若發(fā)現(xiàn)泥巖、頁巖等地層復雜環(huán)境，如對鉆孔所用的沖洗液未進行科學使用，鉆孔的孔壁會遭到不同程度破壞，經常出現(xiàn)卡鉆情況，易導致礦山鉆探安全事故的發(fā)生[3]。

1.2 靶向定位鉆探技術

礦山進行深部鉆探工作要比淺層鉆探有難度。在找礦工作效率低的背景下，先進的鉆探技術應運而生，此技術的應用可依據礦山鉆進區(qū)域實際情況而定，找礦工作效率得到顯著提高。

新的鉆探技術是在傳統(tǒng)回轉鉆探的基礎上研究出來的，在能源開采行業(yè)應用較為廣泛[4]。在使用過程中，進行鉆進前應先用潛孔錘進行鉆孔，投入適量沖洗液，沖洗液可起到協(xié)助作用，幫助潛孔錘將動能傳輸到鉆頭，達到快速破巖的目的。

鉆孔設備的鉆頭不但更有沖擊力同時也具備回轉鉆探的功能，可輕松將脆性大、硬度強的巖石鉆透，鉆孔速率得到較大提升，降低了礦山開采成本。另外，礦山地質鉆探工作時還可應用液動錘WL鉆探方法，此法被歸類為組合式鉆探，WL與液動錘相結合進行地質鉆探，更能發(fā)揮出找礦的優(yōu)勢。其中WL最大的優(yōu)勢為可不進行提鉆取芯，節(jié)省了一部分鉆探時間。液動錘的協(xié)助使用能夠避免巖心堵塞概率，降低了WL提鉆頻率，同時也降低了提大鉆、打撈巖芯的頻率。最主要的優(yōu)勢為使用液動錘鉆頭的有效壽命得到了延長，尤其是在深部地層鉆探時，可省去其它輔助設備，鉆探的總成本得到降低。而在進行定向鉆探時，巖芯定向技術是比較常見的。實施鉆進前，需先了解設備的鉆進路線，根據規(guī)定進行操作，確保鉆頭根據設定的路線鉆進，所有鉆孔要在預設位置。

表2 傳統(tǒng)方法礦區(qū)地層鉆井率

2 實驗檢測

2.1 實驗準備

在鉆機與鉆具方面，要求鉆機擁有較大回轉速度范圍，與液動錐較低轉速相適應，減少鉆頭位置的磨損，可選擇XY系列的鉆機滿足上述要求，因此該實驗采用型號為XY-6鉆機、型號為SYZX75，SS75C的液動錘WL鉆具、型號為SYZX75的液動錘WL。在動力機選擇方面，除XD-5鉆機采用液壓馬達之外，剩余設備均為電機帶動，在無動力電源情況下，可用柴油機提供電源。本文采用型號為BW250的泥漿泵，能夠符合2000m施工范圍內的鉆機技術要求。針對該礦區(qū)以及周圍特殊地層，采用液動錘WL技術進行鉆探，工作量為3625.51m，平均時效為1.62m，臺月效率為743.36m，鉆頭壽命均值為36.25m，回次進尺為2.68m o其中，帶有3個深孔，工作量為2957.26m，平均時效為2.36m，臺月效率為796.34m，鉆頭壽命均值為34.25m，回次進尺為2.13m。

2.2 礦區(qū)地層鉆井率對比

針對礦區(qū)地層勘探，使用鉆探技術對礦區(qū)地層鉆井進行施工，如表1。

表1 鉆探技術礦區(qū)地層鉆井率

根據表中數據可以得出，在回轉鉆進中，鉆壓主要用于為鉆頭金剛石顆粒壓人巖石提供預壓，促進巖石內部形成預加應力，沖擊功傳遞條件得以改善，扭轉沖擊載荷傳遞方向，使高頻脈動載荷在短期內達到極高值，巖體破碎，提高鉆進效率。

傳統(tǒng)方法對礦區(qū)地層鉆井進行施工，如表2。

通過以上兩組實驗對比可知，使用鉆探技術在進行鉆探施工時，其側深相當的情況下，對比傳統(tǒng)方法，使用鉆探技術的方法，其地層的鉆井率更高，施工時間也更短，且隨著地層的深度加深，施工時間也不斷減短。

3 結束語

針對礦山地質探礦工程中鉆探技術進行實踐研究，對地層鉆井率提升有很大幫助，使得在同樣的地層深度下，鉆井速度變快。

隨著礦山地質探礦工程向深部進行鉆探，要面對更加惡劣的地層環(huán)境，會嚴重影響鉆探施工進度，因此選用科學合理的鉆探方法、控制泥漿工藝、鉆探施工相關參數、鉆頭類型等，可以實現(xiàn)良好的鉆探效果。