金屬礦床深孔鉆探技術中存在的問題及改善對策

范崇滿，張遠峰

（1.河南省地礦局第二地質勘查院，河南 鄭州 450000；2.中鐵十二局集團第七工程有限公司，湖南 長沙 410000）

隨著我國經濟的不斷發展，對礦產資源的需求也越來越大。金屬礦產資源短缺嚴重制約了經濟的發展。為此滕吉文院士曾經在文章中指出，“在高新技術迅猛發展和科學領域不斷進步的今天，地球科學也要不斷的去突破自身已有的框架，尋找自身的發展道路，即必須進行廣泛的深部找礦，不斷的進行勘探與開發，以此來為經濟發展提供動力”。本文主要研究了當前我國金屬礦床深孔鉆探技術中存在的主要問題，并提出了相應的解決方案及對策。

1 金屬礦床深孔鉆探技術中存在的問題

金屬礦床，成因比較復雜，尤其是后期受到地質結構和成礦作用的影響，造成金屬礦床的力學性質和完整程度差異較大，在鉆探施工過程中，技術難度也較大。在進行“探邊摸底和攻深找盲”工作對老礦區進行勘察時，由于受到前期開采工作的圍巖采動的影響，使老礦區的勘察環境發生了變化，尤其是老礦區巖石松動、采空區密布等問題嚴重，這些都加大了鉆探施工的難度。

深孔鉆探不僅需要投入大量的資金，施工中問題多施工難度也大，并且在深孔鉆探的過程中還存在著許多不可預見性的因素，這些都制約著深孔鉆孔工作的開展。而深孔鉆進技術自身也存在著一些問題，主要涉及到鉆孔質量、防斜和糾斜技術、鉆探綜合經濟評價、硬脆碎地層的取芯技術、硬巖層的鉆進技術、復雜地層的堵漏和護壁技術、鉆孔結構自身的優化設計以及鉆探設備的技術配套等相關問題。因此，加大對鉆探技術的優化研究，對于解決當前深部鉆探施工中遇到的技術問題，提高我國鉆孔施工的質量，以及加快地質勘查進度均有比較重要的意義。

除此以外，由于勘探所設計的鉆孔較深，其在施工過程中所遇到的問題也會較多，與此相對應的施工費用也大大增加。依據我國2010年試用的《地質項目預算標準》，對一個2000米的超深孔進行施工，其施工費用為491.4萬元[1]。

按照當前地質市場的施工價格計算，0m～500m的孔段，一米的鉆探費用為500元，超過500米之后，孔深每增加300米，其鉆探費用將提高30%。具體鉆探費用的計算如表1所示。

表1 鉆探費用計算參數

2 金屬礦床深孔鉆探技術優化對策

2.1 深孔鉆探施工技術設計

由于深孔鉆探的成本投入較大，所以對它的期望值也較高。在施工過程中，要想保障每一個鉆孔都能夠達到預期的設計目的，就要有一套比較完善的施工技術方案，就是按照鉆孔來編制《單孔施工組織設計》[2]。設計里面要涵蓋所有的施工內容，包括設備與動力選擇，礦區底層條件，巖石物理機械性質，鉆探機具以及鉆進的方法選擇，質量與安全措施，鉆孔結構以及技術套管設計，效率與施工進度設計，沖洗液和鉆進參數，施工組織與管理等。

2.2 鉆孔口徑選擇

普通的金剛石鉆進工藝，由于其自身的環狀間隙較大，在進行500～1200米中深孔的施工時，由于沖洗液循環的壓頭損失比較低，因此，在常規的鉆孔口徑系列里使用基本合理。而采取繩索取芯技術工藝以后，由于繩索取芯技術工藝環狀的間隙比較小，致使壓頭的損失增加，因此對鉆孔級配也相應的提出了新的要求。除此以外，在進行2000米深孔施工時，套管護壁、泥漿護壁依然是一個不可或缺的技術措施[3]。因此，在對底層比較復雜的金屬礦施工時，鉆孔結構可以按照新規程的標準進行優化，以此來推進施工順利進行。

2.3 鉆孔結構設計與優化

根據地質設計要求，在施工前，首先要明確鉆孔的終孔口徑，然后在根據底層復雜程度、工藝技術、護孔方法、沖洗液類型，本著經濟適用原則，以此來進一步確定鉆孔的自身結構。在進行地質設計時，需要進行孔內測井或者采取井中物探方法進行試驗，除此以外，還要依據入井儀器的外徑來進一步確定鉆孔最終的終孔口徑，進而在依次確定上部鉆孔結構。

2.4 鉆進技術參數

與普通淺孔的鉆壓與轉速不同，深孔鉆進在進行施工時有自己獨特的鉆壓與轉速要求。當孔深在0m～800m之間時，可以采取常規鉆進參數，而孔深超過800時，就要依據鉆機的運行能力，保持高速轉速，其壓力也應該按照鉆頭的唇面形狀、巖石力學性質以及可鉆性進行適當調整，而泵量也要依據鉆進效率與環狀間隙進行適度的調節。

2.5 開展深孔鉆進技術攻關活動

由于深孔鉆探的投入較大，并且風險較高，周期較長。在施工過程中可能會遇到許多從未遇到過的新問題，為此，施工單位要適當的結合鉆孔的具體情況來組建一個專業的鉆探技術攻關小組，以此來解決施工過程中遇到的種種問題，保障施工的順利進行。

3 結語

通過本文的探討分析可以了解到，當前我國金屬礦床深孔鉆探技術中仍然存在著許多問題，但是隨著科學技術的不斷進步，金屬礦床深孔鉆探技術中的問題也在逐漸的得到解決。金屬礦床深孔鉆探技術的研究需要一個漫長的過程，它仍然需要我們繼續深化研究與探索。