空氣潛孔錘鉆進技術礦山鉆探在施工中的應用

何 文，張 航

（云南省有色地質局三0八隊，云南 個舊 661000）

結合以往勘查資料，綜合分析礦山鉆探施工工作區地質特征。本次礦山鉆探施工設計坐標由礦方在施工地點實測后確定[1]。工程質量要求為：鉆孔終孔后下入直縫焊管，潛孔錘鉆進不需要在縫隙間采用堵漏材料填充護壁；終孔后提供準確的孔底坐標，位移偏差不大于2.5m；套管接口處進行焊接，加焊加強筋，保證密封性；工作管及護壁管的選擇及安裝必須滿足質量要求。本工程2個瓦斯抽放鉆孔的結構、套管規格、質量及技術要求均相同，其施工工藝基本相同，本設計以單個鉆孔為例。為實現礦山鉆探在施工高精度的需求，將空氣潛孔錘鉆進技術應用在礦山鉆探在施工方面。空氣潛孔錘鉆進技術是在潛孔錘鉆進技術的基礎上研發而來的，無論是在國內還是國外都取得了良好的應用效果。本文以此為研究依據，提出空氣潛孔錘鉆進技術礦山鉆探在施工中的應用研究，致力于提升礦山鉆探在施工的安全性，為礦山鉆探在施工的持續發展提出專業的技術指導。

1 基于空氣潛孔錘鉆進技術的礦山鉆探施工方法

在本文設計的基于空氣潛孔錘鉆進技術的礦山鉆探施工方法中，必須預先明確空氣潛孔錘鉆進的施工原理[2]。空氣潛孔錘鉆進示意圖，如圖1所示。結合圖1所示，針對空氣潛孔錘鉆進技術在礦山鉆探施工中的兩點重要流程進行詳細分析。具體內容，如下文所示。

圖1 空氣潛孔錘鉆進示意圖

1.1 設計礦山鉆探鉆孔結構

在利用空氣潛孔錘鉆進技術對礦山鉆探進行施工時，首先要具備一定針對性的，設計合理的礦山鉆探鉆孔結構。通常情況下，針對礦山鉆探施工應選擇三種不同鉆孔型號的空氣潛孔錘，用于對不同鉆孔結構鉆探。結合表層套管、技術套管，當空氣潛孔錘在礦山位置開孔并鉆到表十層以下的基巖位置時，或鉆探設備達到一定深度時，下入表層套管；當礦山深度較大，且礦山中含有易塌、易漏、高壓、含鹽等地層時，下入技術套管結構可以起到將地層隔離并保護井身的效果，從而進一步防止在礦山鉆探施工的過程中上部復雜開采區地層對下部施工的影響[3]。

同時，在鉆孔的下部應配備性能良好的沖洗液，從而防止出現深孔堵漏的問題。基于空氣潛孔錘鉆進技術的鉆探鉆孔結構設計是鉆探工程施工的關鍵，同時也是提高鉆探效率、降低鉆探成本的關鍵步驟。空氣潛孔錘鉆進鉆孔結構示意圖，如圖2所示。

圖2 空氣潛孔錘鉆進鉆孔結構示意圖

結合圖2所示，用空氣潛孔錘繩索取心裸孔鉆進到深孔終點處，完成礦山鉆探鉆孔結構布置[4]。

1.2 礦山鉆探施工操作要點

①場地平整。鉆進前先勘查場地是否平整，方便樁機移動；對局部軟弱部位進行回填，確保礦山鉆探場地穩固，鉆進作業時不會發生偏移；②樁位測量定位。接收鉆探測量控制點、基準線、水準點等相關數據資料，與測量工作人員共同校測測量精度；測點放樣前，做好業內準備工作，校正儀器設備，制定鉆探施工方案；③引孔裝機的安裝與調試。引孔鉆機就位后，采用液壓系統調平，用水平尺校正水平度。設備安裝就位后，將潛孔錘鉆頭對準樁位，保持樁尖與樁位中心重合，將樁機調平，確保在鉆孔中不能發生偏移；④引孔。樁機就位后，將潛孔錘鉆頭對準樁位并調好垂直度，引孔過程中，控制潛孔錘下沉速度，檢查鉆具是否有擠偏現象，出現異常情況分析原因，及時采取措施；⑤孔口清理。引孔過程中，空壓機產生的壓縮空氣可作為洗井介質，將潛孔錘破碎的巖屑帶出孔內，堆積在孔口，派專人對孔口進行清理，清理出的巖屑呈顆粒狀，集中外運；⑥引孔穿透硬質礦層。引孔中注意觀察鉆進速度和孔口巖屑排出情況，按施工要求引孔深度控制引孔標高位置，當引孔滿足預應力要求時，停止引孔，拔出鉆具，設備正常運行，邊錘擊、邊旋轉，使孔內巖屑順利排出。

2 實例分析

2.1 實驗準備

為構建實驗，實驗對象選取某正在施工的礦山。施工區域巖層傾向156°～186°，傾角在56°～69°左右，線路沿線沒有斷層通過，巖體受應力作用相對微弱，且巖體層面層間結合較差，存在薄層狀泥化現象。分別使用傳統施工方法以及本文設計施工方法進行實驗，設置傳統的施工方法為實驗對照組[5]。依照礦山鉆探施工要求，規范施工流程。在保證不受到外部環境干擾的條件下，使用本文設計的施工方法對大口徑鉆孔進行施工，設計4個監測點。記錄監測點的穩定承載力，定義該組為實驗組。再使用傳統的施工方法進行施工，記錄穩定承載力，定義該組為對照組。將實驗數據進行對比，進而判斷兩種施工方法的施工質量。

2.2 實驗結果分析與結論

根據上述設計的實驗步驟，采集4組實驗數據，將兩種施工方法下的穩定承載力進行對比，施工穩定承載力對比結果，如下表1所示。

表1 施工穩定承載力對比結果

通過表1可得出如下的結論：本文設計的施工方法穩定承載力明顯高于對照組，通過實驗結果證明，所設計的施工方法其各項功能均可以滿足施工總體要求，可以廣泛應用于礦山鉆探施工方面。

3 結語

通過本文提出的基于空氣潛孔錘鉆進技術的礦山鉆探施工方法可有效的提高施工穩定承載力，避免由于空氣潛孔錘鉆孔移位造成施工安全問題，影響整體工程安全。在后期的發展中，應加大本文設計施工方法在礦山鉆探施工中的應用。

本文設計的施工方法在保證施工安全方面中的具體優勢已經顯現出來，有必要加大對其的研究力度。