小口徑巖心鉆探施工流程簡介

于志堅，于保國，耿 印，邢運濤，丁國東，王景章，王 越，武仲國

（河北省地礦局第四地質大隊，河北 承德 067000）

隨著地勘市場的萎縮，地質鉆探類的項目也在逐年減少。鉆探是體力與腦力相結合的一種野外工作。目前的鉆探工人大多以合同制工人為主，且市場上的鉆探隊伍魚目混珠，鉆探機臺人員的整體素質也存在著較大的差距。多數班長都沒有經過專業的培訓，就直接上崗工作[1]。地質院校畢業的本科生不愿到一線去實際鍛煉。要干好鉆探需要有良好的身體素質和過硬的技術經驗相結合,鉆探技術工人的專業技術的有待提高。

1 施工前的準備工作

1.1 鉆塔在施工中起著承載孔內鉆具自重和事故處理時增加的力量

按有效高度分為8m、13m、18m、23m、27m，按結構分有四腳塔、桅桿塔、A型塔，按設計角度分為直塔和斜塔。根據施工的地勢選擇鉆塔，在山上施工為了減少對植被的破壞一般選擇四腳塔，在平地施工盡可能地選擇A型塔。A型塔最大優點是不需要人工登高建塔，降低了高處墜落的風險。鉆機、鉆塔的選擇見表1。

表1 鉆機、鉆塔型號及高度的選擇

1.2 根據地層復雜程度做好孔內特殊情況處置預案

提前準備好各類打撈工具、起重器、吊錘及比施工口徑小一級的鉆具、單管鉆頭、錐形鉆頭、磨孔鉆頭等。預備鉆遇復雜地層時所需的化學泥漿材料，現場配備泥漿測試儀器，灌孔護壁堵漏用的硫鋁酸鹽水泥。

2 鉆探設備安裝及相關要求

鉆塔搭建、設備安裝與調試：擺好塔底梁，使每一根塔底梁都水平，保證塔底座水平周正，術語“抄平、拉方”。塔上工作臺要安裝不低于1.2m的防護欄。上下塔的活動罐籠（土電梯）防墜器靈敏可靠。土電梯配重不低于土電梯自重，配重要用3個繩卡緊固防止發生墜落事故。鉆機采用“星角”減壓啟動。用電設備做好接地保護，保證“一機一閘一漏保”保護措施。18m以下鉆塔安裝4跟繃繩，超過18m按8根，繃繩松緊適中保持一致，繃繩與地面的夾角不大于45°。塔內平臺鋪滿木地板。

3 鉆進作業流程

（1）開孔。根據第四系的厚度及復雜情況選擇合理的開孔口徑，一般盡可能的采用交大口徑開，通常還要考慮正常換徑鉆進之前要預留一級口徑。受鉆塔底梁的限制，一般鉆孔傾角在80°～90°之間多采用150mm開孔，75°～80°采用130mm開。要保證鉆孔的頂角、方位角不超偏，第二道關就是把好開孔關。把立軸盡量放低，用上下卡盤同時卡緊機上鉆桿，輕壓慢轉。開孔時最好采用高固相泥漿鉆進，開孔鉆進要防遇孤石導致孔偏。一開后下入套管，套管高出地面5cm～10cm。

（2）鉆進。鉆進的操作順序：配機上→下鉆→合立軸 →松卡盤→導桿 →緊卡盤 →提立軸（拉直孔內鉆桿）→合離合器→ 給進鉆進→量機上余尺 →停車→提出機上鉆桿→打撈取心。在鉆進過程中泥漿泵要持續給水，回次進尺結束提鉆取心時先拉出機上鉆桿再關閉水泵，防止巖粉沉淀造成埋鉆事故。當孔內鉆桿自重大于鉆進所給的鉆壓時，為了保證鉆孔的垂直度應考慮采取減壓鉆進，即把給進閥手把位置放至提升位置，用液壓油缸控制孔底鉆頭的壓力。

計算方法為：A=B-C

A為減壓鉆進孔底壓力；B為鉆桿自重；C為給進油缸上提鉆桿的力。

采取減壓鉆進時孔內鉆桿基本上保持直立，這樣可以防止由于孔底壓力大而造成孔斜，同時也減少了鉆桿在孔內的回轉阻力，有利于提高轉速。根據鉆頭的口徑選擇合理的轉速。表鑲金剛石的線速度為1m/s～2m/s；孕鑲金剛石線速度為1m/s～3m/s。考慮到施工成本，在實際生產過程中一般常用的是孕鑲金剛石鉆頭，表鑲鉆頭只在堅硬打滑地層或繞障、造斜鉆進時使用。在小口徑金剛石鉆進中要盡可能的開動高轉速來提高小時效率。

（3）終孔后的工作。①穩定水位、測孔。鉆孔打到設計孔深達到地質目的后，開始48小時穩定水位。剛開始孔內的水位變化較大需要30min測一次水位，待水位基本穩定不再變動時可以1h測量一次。測量的數值要準確記錄。一般情況可以用專用測繩拴“鉛鐘”擊打水面測量，需要精確測量時用萬用表連接導線測量。②封孔。目前大多數隊伍都采用水泥封孔。要求封孔時水泥漿要連續灌入，防止孔內水泥柱出現斷樁。灌漿時要注意灌入量、鉆孔中鉆桿實際占用的體積等參數，以防提鉆過多，鉆桿下頭提離水泥漿面影響封孔質量。灌孔用水泥漿要攪拌均勻。

4 固體巖心鉆探的指標要求

4.1 巖心采取率

4.2 校正孔深

要求每鉆進100m進行一次校正，丈量時使用鋼尺，提直鉆桿準確讀書。在實際生產過程中一般都在百米不超3m左右丈量，目前采用繩索取芯工藝一般都是每次提鉆換鉆頭或其他情況提大鉆時丈量。實際丈量孔深與記錄孔深誤差≤1‰時可以不更改。

5 施工中的安全措施

鉆探施工現場存在著：機械傷害、物體打擊、高處墜落、觸電、起重傷害、車輛傷害、火災、坍塌等事故危害。

（1）按照“有輪必有罩、有軸必有套”的原則，在機械轉動部位安裝防護罩，所安裝的防護罩要有一定的強度，有一定的承載力。

（2）高處作業人員持證上崗，作業時正確使用安全帶、繩、網等防墜保護裝置。

（3）雨季施工機臺做好防水、排水措施，以防出現塌方等事故。

6 結語

鉆探是一門科學技術，技術的革新靠科研人員與專業技術人員的潛心研究，通過實踐總結不斷改進。如何讓鉆探施工保存并延續發展下去，也是我們如今的鉆探人的責任。讓更多的人能更好的傳承我們鉆探人的精神是我們的希望。