深部找礦鉆探地層的特點(diǎn)以及鉆探技術(shù)分析

陳志剛

河北省地礦局第三地質(zhì)大隊(duì) 河北 張家口 075000

1、深部找礦鉆探地層的主要特點(diǎn)

1.1 鉆遇地層的種類較多

在礦產(chǎn)工業(yè)的相關(guān)施工過程中，深部找礦鉆探與淺部的鉆探相比較，需要在淺部鉆探的基礎(chǔ)上，更深一步進(jìn)行礦采工作，施工的程度更深。因此，所遇到的地層種類較多，往往會(huì)涉及到更多古老的地質(zhì)與地層。古老地質(zhì)年代所形成的地層。

1.2 地層結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜

深部找礦往往會(huì)在受到地質(zhì)構(gòu)造所影響的地區(qū)來進(jìn)行，由于地質(zhì)構(gòu)造控礦的影響，礦層附近的地質(zhì)類型相比較復(fù)雜，而地層一般會(huì)經(jīng)過了多次的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，出現(xiàn)地層斷裂、破碎帶發(fā)育等，大多數(shù)為不穩(wěn)定的地層，同時(shí)，還會(huì)出現(xiàn)各種由于漏失地層，以及地層存在弱研磨性打滑等情況。

1.3 地層大多數(shù)為硬巖

從整體的地層結(jié)構(gòu)來看，一般情況下上層部分為新近系等相關(guān)松散類地層，而下層部分為基巖地層。深部找礦鉆探與淺部相比較而言，在進(jìn)行同樣類型的松散類地層與淺層基巖時(shí)，下部分會(huì)繼續(xù)鉆進(jìn)，多數(shù)情況下為硬巖。

2、深部找礦鉆探技術(shù)的特點(diǎn)

2.1 鉆孔結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜

由于深部找礦施工在鉆遇工作時(shí)，所涉及到的地層種類相對(duì)較多，且地層結(jié)構(gòu)也更復(fù)雜，因此，一般情況下會(huì)采用多級(jí)孔徑的設(shè)計(jì)，在開孔以及上部孔徑的直徑會(huì)隨之加大，造成對(duì)地層側(cè)面壓力增加，對(duì)于比較松散易破碎的地層來講，孔壁的安全穩(wěn)定性會(huì)降低，不穩(wěn)定的巖石則會(huì)直接向孔內(nèi)坍塌。因此，在施工時(shí)，必須要減少孔徑的級(jí)數(shù)，盡最大程度來縮小鉆孔直徑。

2.2 鉆探施工效率低

硬巖在進(jìn)行鉆探工作時(shí)，由于地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、地層裂縫發(fā)育、出現(xiàn)巖石破碎和坍塌等原因的影響，硬巖的鉆進(jìn)工作非常困難，特別是當(dāng)巖石堅(jiān)硬破碎可鉆性達(dá)到9級(jí)以上時(shí)，結(jié)構(gòu)緊密，且地層具有弱研磨性的打滑，為鉆進(jìn)工作增加了更多難度。此外，不僅鉆探施工的工作效率低下，且鉆頭的使用壽命較短，回次進(jìn)尺也較短，為深孔鉆探工作帶了更高程度的困難，從而大大降級(jí)了鉆探施工的效率。

2.3 防斜治斜工作困難

由于受到地質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響，礦采區(qū)域的地層大多數(shù)傾斜角度較大，特別是地層較硬，且軟硬互層數(shù)目多，出現(xiàn)有巖石不均勻、片理層理發(fā)育的影響，為深孔鉆探防斜工作帶來了一定的困難。就當(dāng)前實(shí)鉆的發(fā)展與所取得的經(jīng)驗(yàn)而言，硬巖鉆進(jìn)，以及地層自身的因素是造成孔斜的主要原因。對(duì)于深孔鉆探工作來講，最需要注重的是要因地制宜，從根本上來改進(jìn)施工設(shè)計(jì)與施工技術(shù)，充分掌握礦區(qū)孔斜的規(guī)律，從而采用定向鉆探，使得治斜措施得以完善，以此避免由于斜度造成更嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

3、針對(duì)深部找礦鉆探技術(shù)的相關(guān)影響因素

3.1 鉆孔的深淺程度

鉆孔的深淺程度是會(huì)影響到鉆探施工的重要因素，在一定程度上決定了鉆探工作施工的難度。在當(dāng)前工業(yè)技術(shù)發(fā)展的水平下，鉆探施工進(jìn)行的深度是有限的，由于鉆孔的深度增加，施工的難度也會(huì)隨之增加。就鉆探工作施工自身的難易程度而言，存在著兩個(gè)方面的含義。首先是鉆探施工能夠順利得到實(shí)施，其次是鉆探施工在開展時(shí)由于難度較大，在施工過程中會(huì)遇到各種類型的困難。在一般情況下，鉆孔程度深，巖石自身的可鉆性較差，會(huì)導(dǎo)致鉆進(jìn)工作效率降低，大大降低了鉆探工作的施工效率。

3.2 巖石自身所具備的力學(xué)性質(zhì)

與鉆探所相關(guān)的巖石力學(xué)性質(zhì)包括有巖石自身的強(qiáng)度與硬度，以及所具備的塑性與研磨性等，這些性質(zhì)共同決定了巖石的可鉆性與施工程度。巖石所具有的硬度是巖石自身固有的特性，是由巖石的成分與結(jié)構(gòu)所決定的，它能夠充分反映出巖石對(duì)于阻力的抗壓能力與反抗性能。巖石的硬度與其研磨性都是能夠?qū)r石施工可鉆性產(chǎn)生重要影響的因素。因此，為了能夠更加對(duì)深部找礦鉆探的影響因素展開深入的分析，需要將巖石的硬度與其研磨性作為其中的影響因素來進(jìn)行分析。

3.3 巖石的破碎程度

由于會(huì)受到地質(zhì)結(jié)構(gòu)或地質(zhì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的擠壓作用，造成巖石自身的結(jié)構(gòu)被破壞，隨之產(chǎn)生裂縫或空間位移的情況，內(nèi)部因?yàn)樗芰Σ粔蚓猓蔀榱肆W(xué)不穩(wěn)定的地層。若此類地層被鉆探施工時(shí)鉆穿后，會(huì)直接破壞到地層原本所保持的平衡狀態(tài)。此外，在外界其他力的作用下，孔壁也會(huì)出現(xiàn)坍塌的情況，從而影響到深部鉆探工作的進(jìn)行。在深部找礦鉆探施工過程中，往往會(huì)出現(xiàn)地質(zhì)的斷裂與破碎，這就是硬脆碎的地層。

3.4 巖石的水敏性

巖石的水敏性是指在一些情況下，有些巖石由于受到地下水的侵入，巖石自身會(huì)產(chǎn)生水解或水化的現(xiàn)象，造成孔壁的巖層出現(xiàn)松散或溶脹等情況。這種類型的地層具有遇水發(fā)生松散。出現(xiàn)剝落和溶脹的特點(diǎn)，一般被稱為是水敏性的地層。在鉆探施工時(shí)遇到此類地層，若所采用的沖洗液性能達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求，將會(huì)直接造成鉆孔的直徑縮小、孔壁出現(xiàn)剝落等現(xiàn)象，更嚴(yán)重則會(huì)造成孔內(nèi)事故，從而影響到鉆探工作的進(jìn)行，甚至還會(huì)造成鉆孔報(bào)廢的現(xiàn)象。

3.5 地層的漏失程度

漏失地層也是在進(jìn)行鉆探施工時(shí)經(jīng)常會(huì)遇到的地層類型。在進(jìn)行礦采施工時(shí)，沖洗液會(huì)進(jìn)入孔內(nèi)，沿著地層中存在的空隙，會(huì)直接流失在地層中來，造成沖洗液不能夠返回至地表。漏失地層主要包括有孔隙類、裂隙類以及洞穴類這三種主要類型。從漏失的情況來看，也存在漏失程度的區(qū)別，對(duì)于輕微程度的漏失地層而言，一般情況下會(huì)通過不斷調(diào)整并優(yōu)化沖洗液，采取一定的堵漏措施來有效減少?zèng)_洗液漏失情況；而對(duì)于漏失現(xiàn)象較為嚴(yán)重的地層，若堵漏工作失敗后，沖洗液將不再能夠繼續(xù)保持循環(huán)狀態(tài)，造成對(duì)地層壓力均衡的破壞，從而造成孔壁無法進(jìn)行正常的鉆進(jìn)工作。

3.6 地層傾角現(xiàn)象

地層的傾角程度與鉆探的施工也是非常重要的，特別是地層自身的層狀較為明顯，且軟硬互層的情況下，順層與頂層方面的力學(xué)性質(zhì)也存在著明顯的不同。當(dāng)?shù)貙拥膬A斜角度較大時(shí)，實(shí)施鉆進(jìn)工作時(shí)，會(huì)出現(xiàn)各向異性，容易造成孔斜的情況。

4、結(jié)語

在當(dāng)前發(fā)展情況下，深部找礦鉆探工作還未有統(tǒng)一且明確的標(biāo)準(zhǔn)劃分，深部與淺部，深孔與淺孔還只是相對(duì)的度量概念。隨著社會(huì)的進(jìn)步以及人們認(rèn)知水平的提高，對(duì)于找礦鉆探工作的技術(shù)水平必須要得到進(jìn)一步的提高。