?72mm×6mm繩索取芯鉆桿的應用

董勁松，陳志剛，彭萬利，熊　偉，許京明

（1.河北省地礦局地質調查院，河北石家莊050081；2.河北省地礦局第三地質大隊，河北 張家口075000）

?72mm×6mm繩索取芯鉆桿的應用

董勁松1，陳志剛2，彭萬利2，熊偉2，許京明2

（1.河北省地礦局地質調查院，河北石家莊050081；2.河北省地礦局第三地質大隊，河北 張家口075000）

河北省地礦局第三地質大隊自2012年開始使用?72mm×6mm繩索取芯鉆桿施工礦產勘查鉆孔，取得了較好的業績。介紹了鉆桿的主要參數、配套使用的設備和工具、鉆進工藝及取得的成果。

繩索取芯鉆桿；鉆進工藝；鉆探工作量；鉆探技術指標

1　概述

河北省地礦局第三地質大隊在2012年以前的幾年內進行繩索取芯鉆探施工主要使用?71mm×5mm繩索取芯鉆桿，在漏失地層內鉆進時，由于地層水位較低或無地下水位，鉆具回轉阻力較大，經常發生鉆桿折斷事故，而一些無經驗的操作者卻不知鉆桿已被折斷，會下入打撈器打撈內管總成，此時打撈器很容易被卡在孔內，簡單事故變為復雜事故，增加了孔內事故的處理難度，嚴重時還會產生報廢工作量。為減少鉆桿折斷事故的發生，該隊在2012年施工前購置了唐山金石超硬材料有限公司生產的?72mm×6mm繩索取芯鉆桿，代替?71mm×5mm繩索取芯鉆桿，作為鉆探施工主要使用鉆桿。自2012年4月初至2015年10月底，連續4個施工年度一直使用此規格鉆桿，取得了較好的使用效果，僅在2015年懷安縣朱家洼礦區施工時因鉆孔超徑而發生了一次鉆桿折斷事故。至2015年10月底，此批次鉆桿因其外壁磨損嚴重已被定為報廢鉆桿，今后不再使用。從2016年開始使用新購置的?72mm× 6mm繩索取芯鉆桿。

2　鉆桿的主要參數

鉆桿外徑：72mm；內徑：60mm；接頭外徑：74mm；內徑：60mm；接頭絲扣部位長度：50mm；鉆桿桿體材質：45MMoB或R780，接頭材質：45MMoB；鉆桿能承受的最大扭矩：8000N·m，鉆桿能承受的最大拉力：450kN。

3　配套使用的設備和工具

機具配套按所施工的鉆孔深度及使用的鉆機形成了3種方式：其一，XY-4型鉆機（連云港黃海機械股份有限公司生產）、AG-13型鉆塔（張家口中地探礦工程機械有限公司生產，額定承載力150kN，最大承載力200kN）、BW-250型泥漿泵、100kW柴油發電機組、繩索取芯絞車、5kW桿式排污泵（用于攪拌泥漿）、?50mm主動鉆桿、JS75型繩索取芯鉆具（唐山金石超硬材料有限公司生產）；其二，在上述機具基礎上增加?53mm×4.5mm繩索取芯鉆桿和JS56型繩索取芯鉆具（唐山金石超硬材料有限公司生產）；其三，HXY-6B型鉆機、SG-23型鉆塔、BW-250型泥漿泵、150kW柴油發電機組、繩索取芯絞車、5kW桿式排污泵、?59mm外六方主動鉆桿、JS75型繩索取芯鉆具。

4　鉆進工藝

在連續4個施工年度內，有2個機臺一直使用?72mm×6mm繩索取芯鉆桿，先后在赤城縣下窩鋪鉛鋅多金屬礦區、赤城縣曾家溝鐵礦區、康保縣田家營礦區、赤城縣陳家窯鐵礦區、崇禮縣草場溝礦區、懷安縣朱家洼金礦區、張北縣蔡家營鉛鋅礦區進行鉆探施工。

4.1鉆孔結構

由終孔孔徑和終孔孔深要求、地層條件和使用鉆機的鉆進能力確定鉆孔結構。施工過的鉆孔結構有3種形式，鉆孔換徑層次較多為?113mm+?93mm+?76mm，下入的套管層次分別為?108mm+?89mm，個別鉆孔為?133mm+?113mm+?93mm+?76mm，下入的套管為?127mm+?108mm+?89mm；當使用XY-4型鉆機鉆孔深度超過700m且鉆進到適當的層位后，將?72mm×6mm繩索取芯鉆桿作為套管下入孔內，換徑?56mm。

4.2沖洗液

沖洗液有冷卻鉆頭、攜帶巖粉、潤滑鉆具、保護孔壁等功能，我們根據地層條件選配不同的沖洗液來保障安全、高效地進行鉆進。覆蓋層內鉆進時使用普通泥漿，漏失時使用粘土球堵漏；不漏失完整的巖層內鉆進時使用由清水和皂化油配制的乳化液；漏失巖層內鉆進時使用由清水和聚丙烯酰胺配制的無固相沖洗液，多使用鋸末堵漏；易坍塌的斷層破碎帶內鉆進時使用由清水、聚丙烯酰胺和腐植酸鉀配制的無固相沖洗液。

4.3鉆頭

所鉆進巖石的可鉆性多為7～9級，使用的繩索取芯金剛石鉆頭胎體硬度為HRc25～30、金剛石粒度為35～45目、金剛石濃度為100%～110%，鉆頭底唇面為兩環槽形。

4.4鉆進方法

（1）覆蓋層內采用單管復合片鉆進，鉆具組合為主動鉆桿+?72mm×6mm繩索取芯鉆桿+?127mm或?108mm巖芯管+?133mm或?113mm單管復合片鉆頭。

（2）鉆過覆蓋層、未見完整基巖前，采用單管金剛石鉆進，鉆具組合為主動鉆桿+?72mm×6mm繩索取芯鉆桿+?89mm巖芯管+?93mm單管金剛石鉆頭。

（3）見完整基巖后，采用繩索取芯金剛石鉆進，鉆具組合為主動鉆桿+?72mm×6mm繩索取芯鉆桿+ JS75型繩索取芯鉆具+?76mm繩索取芯金剛石鉆頭。

（4）再換徑進行鉆進，鉆具組合為主動鉆桿+ ?53mm×4.5mm繩索取芯鉆桿+JS56型繩索取芯鉆具+?56mm繩索取芯金剛石鉆頭。

5　生產管理

建立了大隊、工程處、機臺三級管理體制，鉆探生產一線工人及鉆探生產管理人員的收入跟其所完成的鉆探工作量和結余掛鉤，盡可能實現高效率、低成本的目標。每個機臺配備1名機長、1名材料員、3名班長、9名鉆工、1名炊事員。三班連續作業，倒班形式為反倒班。

6　完成的工作量

自2012年4月初至2015年10月底，使用?72mm× 6mm繩索取芯鉆桿完成的鉆探工作量見表1。

表1　完成的鉆探工作量

7　取得的技術指標

2014年在赤城縣下窩鋪礦區2個機臺共施工8個鉆孔，鉆孔所遇巖層的巖性主要為二長斑巖和石英二長斑巖，在ZK68-1孔和ZK56-1孔鉆進時多次進行堵漏。2015年在張北縣蔡家營礦區一個機臺施工5個鉆孔，鉆孔所遇巖層的巖性主要為變粒巖。取得的若干鉆探技術指標見表2。

8　結論與建議

（1）?72mm×6mm繩索取芯鉆桿與HXY-6B型鉆機配套使用，最大鉆深已達1204m，證明其可代替?71mm×5mm兩端鐓粗型繩索取芯鉆桿而應用于深孔鉆進。

（2）?72mm×6mm繩索取芯鉆桿的剛度大于?71mm×5mm繩索取芯鉆桿的剛度，在鉆進時使用?72mm×6mm繩索取芯鉆桿有利于減輕鉆孔的彎曲。

表2　取得的鉆探技術指標

（3）?72mm×6mm繩索取芯鉆桿內徑最小處為60mm，可配用內徑為49mm的鉆頭；?71mm×5mm兩端鐓粗型繩索取芯鉆桿內徑最小處為60mm，可配用內徑為46mm的鉆頭；

在鉆進參數、鉆頭外徑及其他條件相同的情況下使用前者時的鉆速要大于后者。

（4）?72mm×6mm繩索取芯鉆桿的質量大于?71mm×5mm兩端鐓粗型繩索取芯鉆桿的，鉆進相同深度的鉆孔，使用前者時鉆機的負荷大于使用后者時的負荷。因此建議將前者的鉆桿接頭外表面鍍鉻，以減輕鉆桿回轉時的阻力，同時增大鉆桿接頭的使用壽命，減小提鉆擰卸鉆桿時施加于鉆桿上的扭矩，減輕對鉆桿的損傷。

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B

1004-5716(2016)11-0109-03

2015-12-25

2016-05-31

董勁松（1977-），男（漢族），河北遷西人，工程師，現從事鉆探工程管理工作。