超千米深斜孔鉆探技術

郭 磊

（河北省地礦局第三地質大隊，河北張家口 075000）

2021年在河北省懷安縣朱家洼多金屬礦區進行第四次普查工作，該礦區設計傾角為60°、設計方位角為50°鉆孔的方位易產生較大的偏差，當終孔深度較大時，終孔點偏離勘探線的距離遠大于地質設計要求。2021年4～6月在朱家洼礦區鉆成ZK1-2孔，終孔深度為1109m，施工此鉆孔時，以控制鉆孔方位偏差為重點，將終孔點偏離勘探線的距離降到最小，鉆孔質量達到了優質孔標準。

1 礦區地質特征

1.1 地層

區內出露地層主要為太古代桑干群瓦窯口組變質巖。主要巖石類型為黑云斜長片麻巖夾紫蘇斜長片麻巖，紫蘇麻粒巖、夾含磁鐵石英巖等。

1.2 構造

普查區內構造以斷裂構造為主，圍繞駱駝山石英斑巖體形成一系列的環狀、放射狀斷裂構造及節理破碎帶，長度幾米至幾百米，寬度0.50～10余米不等。

主要有三條較大的斷層（蝕變帶），具體特征如下：F1位于斑巖體的西北部，產狀120°∠70°延長近250m，寬3～5m；F2位于斑巖體的西南部，產狀30°∠55°延長近575m，寬5～10m；F3位于斑巖體的東部，產狀近于南北，90°∠53°延長450m，寬1～2m，斷層角礫明顯。上述各斷層均有不同程度的金礦化。

2 鉆探設備

鉆機：XY-6B 型，泥漿泵：BW-250 型，動力機：150kW 發電機（兼照明），鉆塔：AG-13-30 型（斜直兩用，塔高13m，最大承載30t），測斜儀：XBY-2GW無線光纖尋北陀螺測斜儀。

3 鉆探工藝

3.1 鉆進方法和鉆具組合

（1）在第四系覆蓋層，根據其厚度及破碎情況開孔時用?110復合片鉆頭開孔，遇到基巖后下入?108mm套管護壁，基巖內使用繩索取芯孕鑲金剛石鉆頭鉆進。

（2）開孔鉆進至基巖下入套管前，使用?89mm繩索取芯鉆桿。鉆具組合：60六方主動鉆桿+?89mm繩索取芯鉆桿+?108mm巖芯管+?113mm復合片鉆頭。鉆進技術參數：鉆壓5～8kN、轉速100r/min、泵量90L/min。

（3）下入?108mm套管后，采用?95mm繩索取芯金剛石鉆進工藝。鉆具組合：?89mm繩索取芯鉆桿+?95mm繩索取芯內外管鉆具+?95mm孕鑲金剛石鉆頭。鉆進技術參數：鉆壓8～12kN、轉速100r/min、泵量50L/min。

（4）下入?89mm套管后，采用?76mmm繩索取芯金剛石鉆進工藝。鉆具組合：?72mm繩索取芯鉆桿+?76mm繩索取芯內外管鉆具+?76mm孕鑲金剛石鉆頭。鉆進技術參數：鉆壓8～10kN、轉速290～370r/min、泵量50L/min。

3.2 鉆孔結構

?113mm 孔徑0～17.25m，?95mm 孔徑17.25～394.35m，?76mm孔徑394.35～1109.00m。

3.3 沖洗液與護壁堵漏措施

（1）在第四系覆蓋層及基巖風化破碎層采用膨潤土低固相泥漿作沖洗液，性能：比重1.08～1.10，粘度18～20s，含砂量小于4%，穿過覆蓋層及基巖風化破碎層后采用無固相沖洗液。

（2）完整基巖層內鉆進時采用聚丙烯酰胺無固相沖洗液，每立方米清水加聚丙烯酰胺0.1～0.2kg；破碎地層內鉆進時在聚丙烯酰胺無固相沖洗液內添加適量的砂礫石防塌劑。

（3）鉆進時發生嚴重漏失時人工向孔內灌注防塌封堵劑，此鉆孔在不同層位共堵漏12次。

4 供水

根據當地水源條件，確定供水方法，采取機場附近挖蓄水池20m3，用塑料布防滲水，使用車輛從遠處拉水，注入池內備用，再用水泵將水壓送到鉆場。

5 鉆探質量要求及保證措施

5.1 工程質量指標

（1）巖礦芯采取率與巖礦芯整理。全孔巖芯平均采取率一般不得低于75%，礦芯平均采取率一般不得低于80%。由機臺負責將巖芯清洗干凈，自上而下按次序裝箱，在巖芯上用漆或油浸色筆寫明回次數、總塊數和塊號，用油筆填寫巖芯牌，并妥善保管。

（2）鉆孔彎曲度及測量間距。鉆孔開孔至25m 測量一次頂角和方位角，其后每鉆進50m 測一次頂角和方位角，頂角偏斜不大于3°/100m；按孔深累計計算每100m 方位角允許偏差1°～2°，鉆孔終孔點位置不允許超過線距的1/4。

5.2 質量保證措施

（1）確保地盤堅實、平整，地梁鋪設水平、周正、牢固；鉆機安裝達到水平、周正、穩固；嚴格按設計要求檢查立軸方向、角度。

（2）開孔時用剛直的鉆具，依次分別使用巖芯管長1m、2m、4m的單管鉆具。

（3）采用繩索取芯鉆具取芯，配備胎體硬度為HRC25、濃度為75%、工作層高13mm的孕鑲金剛石鉆頭，選擇性能良好卡簧并用巖芯實驗松緊度，合適為宜，投入內管要到位，防止打單管和巖芯脫落。

（4）使用性能完好的取芯鉆具，取芯外管、內管保持剛直，鉆頭內徑不能超差過大，保證巖芯能順利進入內管。

（5）鉆進時，不打懶鉆，發現巖芯堵塞立即提升內管進行取芯。

6 取得的成果

6.1 鉆孔的主要技術指標

此鉆孔的臺月效率為408m/臺月，?95mm孔徑的平均純鉆進小時效率為1.3m/h，平均回次進尺2.21m；?76mm 孔徑的平均純鉆進小時效率為1.3m/h，平均回次進尺2.53m；全孔平均巖芯采取率為99.11%，礦芯采取率為100%。

6.2 鉆孔的測斜記錄

鉆孔的測斜記錄見表1。