深部找礦鉆探工程施工中的風險評價

王家胤，陳禮儀，蔣 炳

（四川成都成都理工大學，四川 成都 610059）

淺層礦物和露頭的開采長期以來無法滿足我國對地質礦物日益增長的需求。為應對礦產儲量急劇下降的問題，近年出現了地質礦產深度勘探的理論研究和實踐研究，以及巖心鉆進技術、定向鉆進技術、金剛石線技術、X射線熒光和低頻電磁技術等新技術。這些技術可以讓企業更好地開展地質礦產勘查和深度管理，本文專門探討了這一問題。

1 我國深部地質鉆探的現狀

目前，我國深部地質礦產資源豐富，礦產資源勘探的水平僅為1/3左右，其存在巨大的潛力。勘探工作平均深度為300m～500m，西方發達國家為800m。最稀有金屬和貴金屬被發現在數公里的深度。隨著勘探深度的增加，鉆井技術仍面臨許多需要解決的挑戰，巖心鉆探是地質勘探的重要組成部分，因此加大探索地下礦物的力度。

除了地質理論、地球物理地球化學勘探、遙感等檢測技術的先進應用外，還需要利用巖心鉆探技術，通過實驗研究，提取地下資源，確定礦床的深度、品位和儲量，最終獲得有效的地質勘探數據。

深井地質腐蝕存在的主要問題：深井施工使用的輔助設備落后、更新緩慢和機械老化，落后的設備綜合效益低；缺乏完善的人力資源管理體系，尤其是缺乏中級鉆井技術人員，并且企業對技術創新的重視程度不高，生產線上鉆井工人的素質參差不齊，不利于鉆井項目的發展和技術的健康發展。

2 對地質勘查內容進行具體分析

2.1 分析地質金屬資源的分布狀況

首先，分析與研究金屬資源實際開發過程，確保技術的開采率，保障技術的利用價值，對開采項目進行分析與研究，明確開采主體，了解金屬資源的實際分布情況，完善開采方案。

各種金屬資源在我國分布比較分散，導致開采存在一定差異，因此，勘探技術尤為重要。通過有效的地質勘探，我們可以對所有金屬資源進行合理的描繪，并且對基本情況作出具體判斷和分析。

2.2 對地質勘查環節具體內容進行合理制定

金屬項目開發的實際過程中，需要全面、系統的了解具體地質條件，并通過有效的地質研究實施普遍、標準化的金屬開采。從我國傳統礦產勘探面臨的挑戰出發，如何最好地適應新時期各種礦產開發利用的現狀和趨勢，使綠色能源節約和環境保護的需求得到相應反映，是一個需要考慮的重要問題。

在傳統勘探的基礎上，我們需要更加重視一些新的金屬資源，了解和重視新金屬資源的開發，以便更好地提高勘探的實際應用效果[1]。同時，制定金屬資源的具體參數和指標，并且在掌握金屬資源開采的范圍和類型后，按順序進行。

礦山的一些主要資源正在得到有效的勘探和逐步開采。當礦產資源存在問題或地質勘探結果異常時，有必要全面分析和考慮金屬資源的進一步開發和利用，特別是對自然環境中稀有金屬含量低的資源。

3 深部找礦鉆探工程施工中的風險評價實例分析

3.1 案例概況

應提升研究價值，保障工程效益，本文以金礦勘查為研究對象，此巖層呈現出單斜產出，巖層產出狀一般為310°～350°∠26°～55°，百分之七十以上的勘查區域內部地層為第四系覆蓋，一般存在韌性剪切帶，此剪切帶是空曠構造。晚期脆性斷裂存在于礦體中，主要分為n型、n型和NW型三類。大部分是入射誤差和正常誤差，礦體在不同程度上分離和斷裂。

3.2 工作難點

在黃金勘探地點的情況下，深入勘探工作主要面臨四個難題。

第一，很難保持墻壁的洞。與淺探相比，深探含復雜信息的金礦勘探區域存在著多種信息，鉆探的不確定性和復雜性更大。

第二，為調查擬鉆區域，作為項目一部分的待鉆鉆孔必須主要穿過巖體裂縫、裂縫區域和高度發育的節理區域。適用于巖體相交的高度發達地區，鉆后很難保持井段軟墻斷裂，多層倒塌和塊狀倒塌的現象也可能發生[2]。因此有必要注意擋土墻遇到的問題。

第三，降低鉆孔效率。金礦勘探區深鉆面臨巖層的高度致密性和強度問題，巖層強度將隨著沉陷深度的增加而增加。在某些情況下，金礦勘探區內第5類以上的巖石較多，導致深鉆困難，進而造成磨損程度升高，降低了使用壽命。

第四，很難防止和治愈偏差。堅硬的巖石和具有許多結構的軟巖存在于復雜的深部巖石地層中。具有明顯各向異性的巖體使得深井鉆井過程中容易發生鉆井傾斜。

3.3 完善深部找礦取芯鉆探方式

對于勘探過程中進行深度勘探的不提鉆換鉆頭、提鉆取芯、液動錘提鉆取芯、繩索取芯鉆探、液動錘繩索取芯鉆探等常用方法。結合類似項目的相關經驗，獲得表1所列的比較數據。

表1 深部找礦取芯鉆探不同方法的對比數據

從表1中的分析可以看出，液動錘繩索取芯法效率最高，隨著鉆孔深度的增加，其優勢逐漸被呈現，在巖石深井施工中具有較強的適用性，而效率最低的吊索法不適合巖石深井施工。提鉆取芯、繩索取芯、不提鉆換鉆頭、液動錘提鉆取芯四種方法的有效性很低。

3.4 研究深部找礦鉆探技術應用

3.4.1 對找礦孔身結構進行設計

本文方案基于金礦開采地點的地層特征，對采金區特殊復雜的鉆井段進行了綜合分析，采用了三層鉆井結構，預留了一層儲量井。

采用直徑217mm的鉆頭來控制孔的直徑，因此，進入儲層空間后，采用直徑146mm的鉆頭穿透地層的斷裂區域，索道孔的終止直徑設置為76.5mm。

在困難的地質條件下，由于鉆孔地層時，可能發生無法正常鉆孔的情況，因此，預留直徑114mm的導線鉆具進行地層解耦。在地層區域通過后，鉆孔工具可交換直徑77mm，最后鉆孔至完井孔。圖1為礦井鉆孔結構示意圖。

圖1 礦井鉆孔結構示意圖

3.4.2 鉆探參數

本例中WOB和泵體積的選擇直接影響采金區的深度鉆探和找礦。鑒于WOB的增加會導致鉆井速度的提高，并且隨著鉆井速度的提高而提高了鉆井效率，因此，需要注意油井可能出現的巨大損失。WOB系列的科學選擇應結合具體的地質條件，提高鉆井效率，順利降低資本建設成本。

發生高巖石破碎碰撞和斷裂區形成的情況下，應該正確糾正和減少WOB。根據對金礦勘探區實際情況的分析，確定金礦勘探區礦址信息中巖體硬度為4度～6度，即在不同鉆井地點的WOB參數情況下。其中，0m～500m孔段的WOB控制間隔為8kN～15kN，500m～1000m孔段的WOB控制間隔為15kN～30kN，1000m～1500m孔段的WOB控制間隔為10kN～15kN，15kN～20kn對于1500m～2000m的孔型段，泵量的選擇直接影響鉆井的效率，因此，重點關注參數的選擇，尤其在井深孔時，為科學控制一定區域的泵送量，充分實現金剛石鉆頭的潤滑和冷卻，徹底清除破碎的礦塊。結合類似技術經驗可知，當巖體硬度高、儲層完整性高時，選擇較小的泵容量，而對于巖體結構較差、位錯較弱的情況，選擇較大容量的泵。

3.4.3 沖洗液選擇

作為鉆具的“血液”，鉆具的效率取決于洗滌液，鉆具的成本也有很大的影響。本文根據金礦勘查區的實際情況，有目的地分析鉆井設計要求和地質條件，去除巖泥和巖粉，采用水解聚丙烯酰胺液進行固相沖洗，其基懸浮包括聚苯胺纖維素、聚乙烯醇、磺化煙堿和水解聚丙烯酰胺。比率為0.05‰、2.5‰、3‰。0.3′洗滌液密度介于1.02g/cm3～1.03g/cm3之間，pH值約為11。

3.4.4 成果總結結合案例

在本例中開發了鉆機和鉆井技術，提出了一種實用的深孔施工技術方案。該應用方案在一定程度上解決了鉆深復雜地層的問題，降低了生產成本，提高了鉆效率和經濟效益。因此，該技術的地質礦產深度勘探實踐具有很高的參考價值。

4 結語

地質勘探和地質深孔技術在現代采礦技術中的應用是有效的，這有助于尋找金屬資源，反映了它們的明確位置和開發金屬資源的重要性。通過對相關技術的研究和分析，有效地利用技術，進而合理地開發利用深部金屬資源。