阿舍勒銅礦0米標高以下JZK1714鉆孔成井工藝摸索與實踐

李 震

核工業二一六大隊 830000

0 .前言

阿舍勒銅礦屬于火噴發成因的銅－鋅多金屬礦床，屬于探采結合的礦山，由于受到火上噴發強烈的地質構造運動，造成地層褶皺斷裂發育，其中構造軟層給鉆探施工帶來了很大的施工難度，采取了多級成井的施工方案，在施工的過程中采用孔內套管起拔器進行了突發情況的處理，最終取得了很好的效果，為其他鉆孔的施工提供了很好借鑒。

1 JZK1714鉆孔施工的基本情況

1.1 鉆孔的基本情況 JZK1714鉆孔位于阿舍勒銅礦0米17線硐室內坑內鉆，距離地表高程為865米的位置，鉆孔的設計孔深為700米，設計的傾角為89度，方位角為285度，630米的位置可見黃鐵礦化目的層，650米的位置見銅硫塊狀礦體，具體如下面設計書中所示：

設計孔深 巖性名稱 技術指標要求0凝灰巖 塊狀構造巖石破碎，巖心采取率≥65%100 凝灰巖200 閃長巖 巖心采取率≥65%350 黃鐵礦化凝灰巖 主要由火山碎屑物和膠結物組成。巖心破碎，呈塊狀、泥狀 巖心采取率≥65%370 含角礫凝灰巖 巖心采取率≥65%570 凝灰巖 巖心采取率≥65%620 塊狀銅硫礦石 目的層 礦芯采取率≥95%700 黃鐵礦化凝灰巖 巖心采取率≥65%

1.2 硐室內其他鉆孔的施工的基本情況 此標段屬于探采結合的標段，探礦硐室和采場在同一標段，原本硐室內共計兩個鉆孔，其中JZK1501鉆孔在施工到在400米左右的位置見到構造軟泥層，為典型的遇水膨脹地層，加上井下地層壓力的存在，在鉆進中采用增加泥漿比重平衡地層壓力快速穿過的辦法，但當構造軟層進尺2米時，臨時得到采掘放炮通知，人員馬上撤離，待人員下井后發現鉆具下不到孔底，判斷鉆孔坍塌，當鉆具下到孔底準備開泵鉆進時，泵壓高無法進行鉆進，經過反復掃孔坍塌地層無法穿過坍塌位置無法穿過，最后導致鉆孔無法處理最終報廢。

1.3 JZK1714鉆孔成孔工藝的選擇及施工中問題的解決 通過對JZK1501鉆孔報廢的失敗案例的總結，如果采用降失水性泥漿并增加泥漿比重方法可以穿過軟層，但是受到采場放炮采掘作業的影響往往會造成鉆孔坍塌，在此標高內施工的鉆孔大多因為此原因報廢，造成很大的經濟損失，經過與機臺施工人員的仔細商討最終確定JZK1714鉆孔成孔工藝如下：

(1)采用多級成井下套管隔斷破碎層、軟層的成孔工藝進行鉆進如下圖所示：

井身結構圖(1)

(2)選用合適的鉆頭增加環狀間隙穿過構造軟泥層

因JZK1714鉆孔采用繩索取心鉆進工藝，在構造軟泥膨脹地層過程中，因環狀間隙小過水在鉆進過程中泵壓高，在鉆進過程中容易出現燒鉆現象，在鉆進過程中利用普鉆環狀間隙及水口大的優勢進行普鉆鉆進。

(3)在鉆井構造軟層時配置降失水性泥漿，快速通過構造軟層。

(4)在鉆遇軟層時及時與業主方進行溝通在無采掘作業其間內進行軟層鉆進作業。

1.3.1 鉆進設備及參數的選擇

(1)鉆進設備機具：XY－44鉆機、BW250泥漿泵、普鉆鉆桿及鉆具。

(2)鉆具組合為￠60鉆桿＋￠89厚壁巖心管＋￠98普鉆鉆頭。

(3)泥漿采用膨潤土＋燒堿＋纖維素 粘度25－30S，比重控制在1.2－1.3g/c m2。

(4)孔內鉆頭處鉆壓控制在500公斤左右。

1.4 JZK1714鉆孔成井過程中遇到的問題及解決辦法

按照施工方案的進行，在352米的位置見到構造軟層在經過與業主方進行溝通得知最近3天內沒有放炮采掘作業，采用既定的施工方案成功穿過構造軟層，并下入￠89套管，但當鉆進475米的位置又遇到一層構造軟泥，經過與地質人員溝通這層原本在設計時沒有出現的構造軟泥層推測厚度在5米左右的厚度，如果變徑采用￠59成空達不到地質取心要求，所以最終想采取的方案是把上部下好的￠89套管在拔出來，采用正絲工公錐拔套管的過程中套管從第一根脫扣，剩余套管無法起拔，出現這種一場情況經過商討采用從孔內最后一根套管向上起拔的辦法進行處理，并制作了孔底套管起拔器如下圖所示：

孔底套管起拔器示意圖(2)

1.4.1 設備的主要構造說明

(1)￠75繩鉆鉆桿與投料管采用反絲扣連接的方式。

(2)投料管的投料口＞7 mm。

(3)￠59鉆桿投料管采用變徑接手進行正絲扣連接。

操作步驟如下：

(1)孔底套管起拔器隨鉆桿下入到距離最后一根套管底部約1米左右的位置。

(2)從鉆桿處投入直徑為6－7 mm的卡料，后開泵通過泥漿把卡料通過投料孔到達錐形橡膠處待泵壓升高后停泵，表明所投卡料已經送到預定位置。

(3)提拉鉆具感覺是否有阻力存在，如果阻力較大證明膨脹管已經膨脹開，之后利用鉆機的液壓力量進行拔套管作業。

經過此種處理辦法使孔內的套管成功拔出，為接下來的工作順利進行創造了先決條件，最終利用套管成功的隔斷了軟層。

1.4.2 取得成的成果及存在的不足 經過對實際情況的深入了解及認真的剖析，針對JZK1714鉆孔制定了科學的施工方案，最終鉆孔順利終孔，刷新了業主方在探采結合標段復雜地層成井的先例，積累的豐富的經驗，但是這種施工工藝造成施工方的成井成本增加，以后在此類成井工藝中需要改進的地方。