金屬礦山坑內鉆探技術問題的探討

呂鋒

【摘 要】金屬礦山利用坑內鉆探和坑道相結合的方法進行地質探礦，是一種低成本、高效、快捷的有效手段。為此，根據鉆探需要選擇鉆機，如何提高巖礦心采取率和處理鉆孔事故，提高鉆探效率、質量等，是必須要解決的關鍵問題。

【關鍵詞】坑內鉆探；巖礦心采取率；鉆孔事故處理

0 引言

山東金嶺鐵礦（以下簡稱金嶺礦）是典型的矽卡巖型鐵礦，金嶺礦為確保資源優勢，并充分利用資源，在開采過程中除了要對礦石貧富兼采外，還充分利用已有的巷道，在現有地質資料的指導下，對礦床邊緣地段、無礦天窗以及平行小礦體等進行坑內鉆探，盡可能低成本、高效、快捷地找出更多礦體，做到節流與開源并重，以保證礦山擁有一定的礦石儲量，延長其服務年限。

1 鉆機類型與選擇

由于全液壓坑內鉆機動力強勁，具操作簡單、安全，、效率高、安裝和搬遷方便等優點，已成為當今坑內鉆探設備的主流，深受礦山歡迎。另外，坑內鉆探要盡可能利用已有巷道直接安裝施工，還要求鉆機可以施工任意角度鉆孔。

根據坑內鉆探的上述特點和施工要求，結合市場上坑內鉆探設備的性能特點等，金嶺礦從青島前哨精密機械有限責任公司購進了Z46210型全液壓坑內鉆機，該鉆機采用金剛石鉆頭回轉鉆進，操作簡單、安全，效率較高，并且性能較先進，體積較小，易于搬遷，比較適合用于坑內鉆探。該鉆機基本滿足金嶺礦鉆探施工技術要求，所以一直沿用至今。

2 提高巖礦心采取率的技術措施

2.1 巖礦心采取率在鉆探中的作用

巖心鉆探的主要目的就是為了獲取結構完整、不受污染、有足夠數量的巖礦心。通過巖礦心來了解礦體的埋藏深度、厚度、產狀、品位以及地質構造和巖石物理機械性質等，這是進一步對礦產資源進行綜合評價，提交礦產儲量報告的第一手資料。所以，在鉆探的過程中，要求所采取的巖礦心能夠力求準確地代表相應孔段的巖礦層，在質量上能夠保持原生結構和含礦品位，保證采取的巖礦心具有最大的代表性。

2.2 影響巖礦芯采取率的因素

2.2.1 地質方面

地質方面主要是巖礦石的組織構造和力學性質所造成的。例如：巖石的松軟、不均質、節理片理發育，膠結性差、裂隙多等等，在以上情況下施工，鉆進中易于破碎，巖芯在巖芯管內互相磨損而使得巖礦芯采取率降低。

2.2.2 技術與組織管理方面

（1）鉆孔的種類及參數不合理。

（2）鉆進方法選擇不當。

（3）采用的鉆具不合規格，如巖芯管彎曲等。

（4）采用的鉆進參數不合理。

（5）提鉆長度過長或巖芯堵塞時未及時提鉆，增加了巖礦芯的磨損。

（6）缺乏對職工責任心的培養，以及質量檢查和驗收制度不健全等。

2.3 提高鉆探巖礦心采取率的技術措施

2.3.1 地質方面因素解決方法

經過反復的實踐試驗后，根據巖石破碎情況，采用每個回次只鉆進50～70㎝就提鉆取心一次的辦法來提高采取率。實踐表明，利用該方法在破碎巖層中鉆進時，巖礦心采取率大部分能達到80%以上，比打完一根鉆桿提鉆取心一次，采取率高出了很多。

2.3.2 技術與組織管理方面因素解決方法

（1）合理設計鉆孔參數。實踐表明，施工下角孔時，如果鉆孔軸線與巖層層理面夾角太小，特別是<30°時，在巖層層理或節理發育的情況下，巖心很容易產生楔子形或破碎，在重力作用和振動下很容易堵鉆，造成巖心磨損，從而使采取率大大降低。因此，在設計下角孔時，要根據各礦床巖層產狀，盡量使該夾角>30°，以利于提高采取率。

（2）鉆進方法與鉆進規程的條例化、制度化。使用金剛石鉆進方法。鉆進規程參數的選擇對巖礦芯采取率也有很大的影響。壓力過大、鉆進過快，對松散、粘性大的地層易糊鉆、堵塞和燒鉆，對硬巖易使鉆頭變形，引起巖礦芯破碎。同時壓力過大，加劇孔底鉆具的彎曲和振動，使巖礦芯受到強烈的機械破壞。壓力不足，進尺慢，延長了巖礦芯受到破壞作用的時間。因此，應當根據理論與實踐經驗相結合的方法，選用適當的壓力參數。

轉速過高，鉆具受離心力作用大，其振動擺動也大，對巖礦芯的破壞加劇；轉速過低，則鉆速低，延長了巖礦芯受破壞作用的時間。因此，在取芯困難的地層中鉆進，要選用適當的轉速。

（3）對操作技術的嚴格化。鉆進中嚴格按操作規程進行操作，不隨意提動鉆具，不盲目追求進尺和增加回次長度，提高取芯技術和操作水平，對于取芯工作要有嚴格的工作程序，從而避免人為因素對取芯質量的影響。

（4）對組織、技術管理的制度化。鉆探人員和管理人員都要從思想上重視質量問題，樹立對地質成果負責的觀點。要求鉆機施工人員和工程管理人員嚴格按照相關規定施工和管理。同時，加強對鉆探人員的技術培訓。定期進行技術培訓，組織學習相關條例規程以及常見鉆探事故的預防和處理。

3 孔內事故的處理

在鉆孔施工過程中，由于種種原因，常常發生各種孔內故障而中斷正常鉆進。孔內事故的發生，不但耽誤鉆探進尺，推遲施工進度，如果處理不當，還要報廢進尺量和管材，使成本增高，浪費大量人力、物力，嚴重時還會損壞機器設備，造成 人身傷害事故的嚴重后果。

3.1 孔內事故的種類

孔內可分為人為和自然兩大類。實際上大多數事故的發生都與人為因素有關，純自然的事故比較少見。根據事故發生的原因及現象可歸納為下列幾種：

（1）卡、夾鉆事故。

（2）埋鉆事故。

（3）糊、燒鉆事故。

（4）鉆具、鉆桿折斷、脫扣及跑管事故。

（5）孔內掉入小物件等事故。

3.2 處理孔內事故的基本方法

孔內事故一旦發生，應根據事故的發生性質、類型、情節及物質情況，分別選用不同的處理方法。一般可采用以下方法：

（1）在設備能力允許的條件下，可用鉆機液壓系統和液壓旋轉裝置強力提拉孔內受阻鉆具。當鉆具被卡、埋時，一般均用此法。

（2）用公、母錐、卡管器等撈取脫扣或折斷的事故鉆具。這是常用的一種處理事故的方法。

（3）用下部帶齒的抓筒處理掉入孔內的小物件。

（4）用粘土、黃臘、瀝青等粘取掉入孔內的小物件或金剛石胎體或碎合金塊等。

（5）用鉆機提拉，吊錘上下打擊、或開機上下掃，用以處理還有一定活動余地的被阻事故鉆具。

（6）用千斤頂或油壓鉆機油缸頂撥事故鉆具。

（7）用反絲鉆桿和絲錐，找好中和點，盡可能多地返回一些事故鉆桿，再配合其它方法處理。

（8）用特制平面鉆頭將殘留孔內粗徑鉆具或鉆頭劈開或掃掉，然后取出。

總之，事故處理的方法很多，事故的情況也是千變萬化的，因此，在處理時，應根據具體情況，深入調查分析，采取一種或多種方法綜合處理。

4 結語

以上是金嶺礦生產實踐中遇到的坑道水平鉆探中經常需要解決的主要技術問題，通過理論分析和實踐證明，按照本文的方法，選擇的鉆機型號能很好的滿足生產的需要。在復雜地層中，通過本文中所述的各種措施，確保了巖礦芯采取率，取得了比較滿意的效果，能夠滿足地質工作的要求；作為鉆探工程的普遍難題，事故的處理占有重要的地位，因此，如何有效地處理鉆探中所發生的各種事故，是鉆探工作得以順利進行的關鍵，對發生率比較頻繁的一些典型事故進行探討，可用以指導實踐，并從實踐中積累方法和經驗，進一步完善理論，從而使金屬礦山坑內鉆探工作得以更加順利地進行。

【參考文獻】

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[責任編輯：薛俊歌]