礦床鉆探施工工藝質量分析

徐云旺

（云南冶金資源股份有限公司，內(nèi)蒙古 呼倫貝爾 021008）

礦床鉆探施工是應用綜合性技術學科，全面掌握各種礦物在地殼中的結構，重點對地殼中礦物的物理力學性質，礦石組成的成分和構造的不同對地層有很大的影響，對地層鉆進的反應也是各種各樣的，為了確保鉆探施工開展，提高鉆進質量和效率，全面掌握礦石的物理力學性質對鉆進工作有很大的幫助。采取的鉆探方法及鉆進工藝主要是：繩索取芯鉆進和硬質合金鉆進兩種工藝方法。在施工過程中主要采取繩索取芯鉆進為主導，為了保證礦芯的采取率，在巖層破碎、取芯困難的地層中，采取硬質合金鉆進雙管鉆進，雙工藝相結合技術方法，保證礦芯的采取率和鉆孔施工的質量要求。

1 工藝簡介

在地質地層鉆探過程中，鉆探工藝步驟主要有：組裝鉆具——連接鉆頭內(nèi)徑進行匹配——下鉆——沖洗液護壁堵漏——鉆進——采心——投放內(nèi)管——打撈巖心——控制鉆壓——逐步鉆進。

2 工藝控制

（1）通過打撈器取心，采心率不低于進尺的70%，進入含礦層，要求巖心回次進尺采取率不低于80%。

（2）鉆孔測斜報告書：根據(jù)鉆孔測斜設計要求，每鉆進100m進行一次測斜記錄，要求記錄填寫所采取的測斜儀器型號，測斜深度、傾角、方位角等；偏斜度控制在每100m/2度范圍內(nèi)。

（3）當班做好簡易水文觀測記錄表：認真填寫觀測孔深記錄、回次、起始時間及終止時間，鉆進工藝、水位、水溫、沖洗液消耗觀測、涌、漏水、坍塌、縮徑、裂隙及鉆進情況等現(xiàn)象進行記錄。

（4）孔深校正報告書：在施工過程中，取心鉆進時因提鉆長度不一，原則上每50m必須對孔深進行校正、驗證①每鉆進100m、根據(jù)礦層厚度變化礦層小于5m時，進行一次孔深校正；②根據(jù)地質分析地層的變化確認重要構造位置、判斷地質層位；③下套管前和終孔后必須對孔深進行驗證，確保無誤。

（5）對孔內(nèi)巖粉必須返水清除，否則會造成水泵的磨損，影響使用壽命，孔內(nèi)巖粉不及時排出，容易造成孔內(nèi)事故。泥漿槽設置多個沉淀池，主要是為了形成粉狀產(chǎn)生沉淀，提取有效的上清液，循環(huán)使用上清液返水，既環(huán)保又經(jīng)濟。將泥漿上清液的使用情況及時填入水文觀測記錄表中而且配漿材料按照規(guī)范進行配比。

（6）封孔：礦床鉆探施工施工必須嚴格按照鉆探過程質量及地質找探礦的要求組織施工，鉆孔施工中存在地質巖石破碎，對采取礦芯有一定的困難，鉆孔漏失嚴重，鉆孔施工存在著非常大的影響，經(jīng)過地質結構分析，從礦床鉆探方法、工藝技術進行解決，達到礦床鉆探施工六項指標要求，礦芯的采取率、鉆孔的測斜、井深的校正、簡易水文觀測、原始報表、封孔等施工質量指標按照規(guī)范進行施工；地表鉆探施工，從以下幾個方面進行分析。

2.1 礦芯的采取

①對礦芯的采取，有著非常嚴格規(guī)范要求，必須保證巖礦芯的采取率及完整性，其中存在的主要影響因素是：地層礦石結構不完整，巖石存在著破碎、泥層及地質的軟硬不平衡等多種因素，采取以下措施進行解決：施工過程中地質礦石破碎，通過內(nèi)管打撈礦芯存在著破碎嚴重，針對這種情況，為了滿足找探礦的要求，先采用PQ孔徑下放井口管，然后下HQ孔徑施工鉆孔，保障礦芯的完整，根據(jù)地質資料分析地層變化，在用NQ孔徑進行鉆探取芯，采取率不得低于70%，按照要求進行規(guī)范管理。②在鉆孔過程中，地質礦層復雜多變，泥層及軟硬不均勻，給鉆探施工造成了一定的影響，為了解決這一難題，采取φ91雙動雙管進行施工，確保巖礦芯的采取率到達85%以上，并限制轉速（120轉/分）、壓力（240千克）和泵量（40升/分），控制進尺和時間保證在進尺1米/10分鐘完成。

2.2 孔深的校正

較正孔深是確保鉆孔能夠按照地質設計要求，正確的方位進行鉆進，在孔深較正的位置進行鉆桿丈量，確?？咨钫`差，必須采取以下方法：在機場量具丈量，刻度準確、清楚，配備規(guī)范的卷尺，對孔深進行校正；機場余尺丈量，停止動力頭的轉動，每次丈量鉆桿的基準點為連接盤的低端處，并準確丈量和記錄；加減鉆具用鋼卷尺丈量尺寸，在使用合金鉆具工藝過程中，校正孔深丈量鉆具尺寸，按照規(guī)范使用卷尺將丈量結果記錄在相應表格上。

2.3 鉆孔孔斜度

鉆孔測斜度必須按照規(guī)范進行，每50米處及終孔處進行測斜，因地層比較復雜，必須對鉆孔采取相應的防斜措施，開孔時嚴格按照工藝要求進行，控制好孔斜度，在開孔過程中輕壓慢進，保持設備平穩(wěn)運行。地層礦石軟弱帶、破碎帶、對軟硬不均勻的地層輕壓慢進，孔底壓力保持在240千克，轉速120轉/分，速度：15分鐘/米-20分鐘/米，保證鉆孔的垂直度。

2.4 簡易水文觀測

在使用清水或鉆井液過程中，必須加強水文觀測，每觀測回次在提鉆后、下鉆前各進行一次觀測，時間為5min，根據(jù)水箱水位，泥漿池液位和補充沖洗液量計算出沖洗液的消耗量。

2.5 原始報表

安排專人進行填寫原始報表、交接班記錄表及時填寫、無涂畫，做到實事求是、真實、準確、整潔有效。

2.6 封孔

按照地質技術要求提供的鉆孔柱狀圖和封孔要求，完成封孔設計，封孔后采用水泥進行澆筑，在澆筑中心設立標注莊，需要對封孔質量進行驗證的，應進行透孔取樣。

3 鉆進時鉆具的“振動”及處理措施

（1）金剛石鉆進參數(shù)的特點就是轉速高。振動發(fā)生的原因很多，如鉆機回轉系統(tǒng)磨損過度，鉆具接配不同心，礦石不均和操作不平穩(wěn)等，都會造成鉆具振動。

（2）鉆進中，輕微的振動是時刻不斷的，這對鉆進和機具都影響不大，但激烈的振動會損壞鉆頭甚至鉆具和機械。因此，金剛石鉆進必須防振。完全消除振動是不容易的，但可能把它減小到最低限度。

（3）目前減振方法有機械法、穩(wěn)定鉆具法和潤滑法等。其中機械減振法是在鉆桿與巖心管之間接一個“減振器”，利用減振器上彈性零件的彈性作用吸收鉆桿縱、橫振功能，以降低鉆頭上的沖擊載荷。但因為減振器結構復雜，效果亦不高，所以沒有廣泛推廣使用。

（4）鉆具的穩(wěn)定性：穩(wěn)定鉆具的方法是將鉆桿的連接用“穩(wěn)定接頭”代替普通接頭。穩(wěn)定異徑接頭結構，其外徑與擴孔器外徑相等，并鑲硬質合金塊以增加耐磨性。這樣的異徑接頭使巖心管與鉆頭幾乎處于同一軸心線上，大大增加了回轉穩(wěn)定性，從而減少振源；硬質合金鑲在可卸環(huán)上，磨損后可以更換。

4 孔內(nèi)漏失礦層的處理措施

①微漏礦層采用頂漏鉆進；中等漏失礦層采用加堵漏劑隨鉆堵漏或水泥封堵孔；對于完全漏失的礦層必須采取下套管隔離然后進行水泥灌注。②孔內(nèi)遺留物事故的處理：鉆頭與擴孔器采用金剛石鉆頭消滅法，特殊遺留物，例如測斜儀、工具等；多頭事故處理，采用糾斜工具繞過；③鉆孔的防斜與糾斜處理：選用大口徑繩鉆增強剛性，控制參數(shù)一致，每鉆進100米及時測斜，處理孔內(nèi)事故時要保持頭腦清晰、認真記錄、沉穩(wěn)操作，提前做好處置措施，才能有效提高事故處理的效率。經(jīng)驗證明，鉆桿直徑與鉆孔直徑配合得合理就能大大減少各類事故的發(fā)生。