礦山深孔鉆探繩索取芯鉆進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用研究

李軍委，李鳳樂，魏冬哲

（1.內(nèi)蒙古自治區(qū)包頭市昆都侖區(qū)核工業(yè)二〇八大隊(duì)，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 010410；2.山東省青島市石大華通科技有限公司，山東 青島 266400）

我國(guó)地大物博，地勢(shì)復(fù)雜，復(fù)雜地層是礦山開采時(shí)最常遇到也是最為棘手解決的問題。所以急需引進(jìn)新型鉆進(jìn)技術(shù)，本文所介紹的礦山深孔鉆探繩索取芯鉆進(jìn)技術(shù)便是采用液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)工藝，便可以提高開采礦山工作效率，解救巖石打滑及堵塞問題，從而有效提高礦區(qū)開采的工作效益[1]。下面便從礦山深孔鉆探繩索取芯鉆進(jìn)技術(shù)的設(shè)計(jì)原理及具體實(shí)例的應(yīng)用研究等方面進(jìn)行解析[2]。

1 繩索取芯液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)技術(shù)簡(jiǎn)述及優(yōu)勢(shì)

（1）礦山深孔鉆探繩索取鉆進(jìn)技術(shù)概要。礦山深孔鉆探繩索取芯鉆進(jìn)技術(shù)主要采用的是液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)技術(shù)，液動(dòng)沖擊工具的研究最開始用于地礦勘探隊(duì)，它的研究使用已經(jīng)超過了五十多年，歷經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間的研究為如今的液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)技術(shù)的發(fā)展奠定了堅(jiān)固基礎(chǔ)。相關(guān)工作人員在液動(dòng)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)技術(shù)的成果基礎(chǔ)上，積極對(duì)沖擊器的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行合理優(yōu)化與適當(dāng)改進(jìn)。

（2）繩索取芯液動(dòng)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)技術(shù)優(yōu)勢(shì)。繩索取芯鉆進(jìn)也叫作不提鉆取芯鉆進(jìn)，最開始這種工藝技術(shù)主要應(yīng)用于石油鉆井工作中，目前這種工藝技術(shù)也用在地質(zhì)找礦、冶金系統(tǒng)，鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)與核工業(yè)系統(tǒng)等方面，都具有良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)好評(píng)反饋。在復(fù)雜的地勢(shì)地層中采取繩索取芯鉆進(jìn)技術(shù)，具有可以解決深孔地層的壓力平衡、深孔內(nèi)的鉆桿柱受力較為復(fù)雜、以及由于鉆桿環(huán)與深孔壁間隙過小，導(dǎo)致泵壓過高，沖洗液增加上返壓力等一系列特點(diǎn)。其中在地質(zhì)找礦產(chǎn)業(yè)中，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的對(duì)比使用，繩索取芯液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)便更為突出：①有效地提高鉆進(jìn)工作效率，克服砂石滑落問題；②降低工作成本，延長(zhǎng)鉆具的使用時(shí)間；③加強(qiáng)鉆孔直線式工作；④提高巖石采取率，減少堵塞現(xiàn)象。

2 礦山深孔鉆探繩索取芯鉆進(jìn)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用與研究

無論深孔鉆探方面有多么先進(jìn)的技術(shù)，都鉆孔前都不知道具體的巖層狀態(tài)，即使有鉆孔資料，也難以保證在歲月推移下巖層不會(huì)發(fā)生變化，所以只有真正地進(jìn)行鉆孔勘測(cè)才能夠獲得最準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。下面便從云南礦區(qū)深孔鉆探的四個(gè)方面，簡(jiǎn)單介紹繩索取芯鉆進(jìn)技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用。

（1）施工時(shí)的巖層狀態(tài)。礦山的開采首先要注意的就是巖石產(chǎn)狀，巖石層產(chǎn)出的不同狀態(tài)就叫作巖石產(chǎn)狀，包括斜角、走向以及傾斜構(gòu)成巖層在空間產(chǎn)出的不同狀態(tài)的統(tǒng)稱。在云南礦區(qū)，巖層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，層次紋理脆弱，發(fā)育及不完全，非常容易發(fā)生破碎情況。但是有另一部分巖石可鉆性可達(dá)到7級(jí)～8級(jí)，破碎對(duì)于其中的大部分中硬巖或硬巖，完全成功率較低，另外還要防止工程過程中有意外發(fā)生。另外還有一部分可鉆等級(jí)達(dá)到9級(jí)的硬巖種類，主要由硅化角閃斜長(zhǎng)花崗巖與蝕變巖共同組成，此類巖石破碎難度非常大。再者，云南地區(qū)地勢(shì)復(fù)雜多變，大多巖層構(gòu)造運(yùn)動(dòng)活躍，巖石層結(jié)構(gòu)復(fù)雜且變化多端，在巖芯被破碎的基礎(chǔ)上，不同種類的開采工程事故多有發(fā)生。

（1）鉆探設(shè)備及施工材料。礦山深孔鉆探繩索取芯鉆進(jìn)技術(shù)具有三級(jí)配套，分別是指s95鉆具、s75鉆具和s59鉆具。在厚薄度不同的巖層可以使用不同級(jí)別的鉆具。根據(jù)云南具體地層的狀態(tài)數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)容易發(fā)生的復(fù)雜情況與鉆孔方面的各個(gè)因素，利用好繩索取芯鉆具的三級(jí)配套，可以有效解決礦山開采中復(fù)雜巖層塌陷、漏水、巖層打滑等問題，相應(yīng)提高工作效率。

在深孔或者超深孔工作工程中，必須要使用能夠提高鉆桿的強(qiáng)度與密封性的新型設(shè)備，例如新型鉆桿或者加強(qiáng)型鉆桿等工具，這種配套設(shè)施可以大大降低施工事故的發(fā)生率，保證安全高效的鉆進(jìn)工作的進(jìn)行，提高工作效率。

（3）礦山深孔鉆探時(shí)的技術(shù)參數(shù).礦山深孔鉆探時(shí)，在各個(gè)設(shè)備性能保證下，應(yīng)該采用高參數(shù)以滿足實(shí)際需求。鉆機(jī)的鉆壓為15KN～20KN，鉆機(jī)的鉆壓于鉆頭的轉(zhuǎn)速相匹配，所以鉆頭的鉆速為350r～750r每分鐘，水泵的泵壓為0.5MPa～2.5MPa，水泵的泵壓也要與泵量也相匹配，所以泵量為50L～90L每分鐘。假如泵壓過高的意外發(fā)生，整個(gè)工作系統(tǒng)都會(huì)因?yàn)闆_擊閥變形而暫停。所以只有堅(jiān)持采用匹配的運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)，整個(gè)采礦系統(tǒng)才會(huì)像齒輪一樣有效運(yùn)轉(zhuǎn)，從而提高工作效率。

（4）礦山深孔鉆探繩索取芯技術(shù)的試驗(yàn)結(jié)果。“知己知彼，百戰(zhàn)不殆”的老話放在工程進(jìn)行中同樣適用，巖層機(jī)械鉆進(jìn)必須事先考察當(dāng)?shù)氐膸r層情況，根據(jù)特殊巖層結(jié)構(gòu)進(jìn)行特殊鉆探。液動(dòng)錘之間的間隙可以之間影響沖擊器是否能夠穩(wěn)定工作，為了保證沖擊的有效性，相關(guān)工作人員有必要適當(dāng)調(diào)整間隙，保證工作穩(wěn)定進(jìn)行。而沖擊器的正常運(yùn)行還與沖洗液是否充足有著直接關(guān)系，沖洗液的充足可以保證它能夠?qū)⒊渥愕哪芰總鬏斀o沖擊器，以完成沖擊工作，所以，沖洗液又是影響工作能量及工作穩(wěn)步進(jìn)行的關(guān)鍵點(diǎn)。在鉆具的外環(huán)間隙方面應(yīng)該適當(dāng)增加，因?yàn)楝F(xiàn)階段普遍使用的為外經(jīng)75mm的鉆頭，在本次試驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn)外環(huán)間隙的泵壓多有損壞，所以應(yīng)當(dāng)適當(dāng)增加外環(huán)間隙，從而降低泵壓數(shù)額，保證開采工作順利進(jìn)行。由實(shí)踐操作可知，繩索取芯鉆進(jìn)技術(shù)在工作效率與巖層利用方面都有著良好工作效益。哲學(xué)上說“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”，由此可見，礦山深孔鉆探繩索取芯鉆進(jìn)技術(shù)的明顯優(yōu)勢(shì)。

3 積極推廣繩索取芯鉆進(jìn)技術(shù)

有云南礦區(qū)的實(shí)際操作可知，礦山深孔鉆探繩索取芯鉆進(jìn)技術(shù)對(duì)于工作效率的提高是積極有效的，根據(jù)現(xiàn)如今我國(guó)不良采礦行業(yè)的泛濫，我國(guó)礦區(qū)地貌環(huán)境令人堪憂，嚴(yán)重破壞自然環(huán)境，損壞生物鏈。只有利用先進(jìn)的設(shè)施取芯鉆進(jìn)技術(shù)才能夠在最大程度保護(hù)自然環(huán)境的基礎(chǔ)上，有效的提高采礦效益。總結(jié)近幾年的經(jīng)驗(yàn)，目前鉆頭是影響繩索取芯鉆進(jìn)技術(shù)的關(guān)鍵，市場(chǎng)上大多鉆頭對(duì)于地層的廣泛使用度較低，致使鉆頭使用壽命短，從而便會(huì)影響礦山開采的工作進(jìn)程。

4 結(jié)語

礦山深孔鉆探繩索取芯鉆進(jìn)技術(shù)作為一種新型工藝技術(shù)，具有實(shí)踐工作已經(jīng)驗(yàn)證了的工作效率與工作成果，新技術(shù)工藝的出現(xiàn)，對(duì)于整個(gè)采礦業(yè)來說，既是機(jī)遇同樣也是挑戰(zhàn)。對(duì)于機(jī)遇，各工作人員應(yīng)該積極抓住，積極應(yīng)用，對(duì)于挑戰(zhàn)，相關(guān)工作人員應(yīng)該努力完善所工作系統(tǒng)，提高自身操作技術(shù)水平，并且要通過反復(fù)實(shí)踐逐步完善該工藝技術(shù)，積極為采礦事業(yè)奉獻(xiàn)自己的青春。