孫富春
摘 要 以內蒙古自治區阿巴嘎旗白音圖嘎區域地質調查項目取樣鉆探施工為例,介紹了應用DPP100-5C型汽車鉆機在淺覆蓋區1:5萬區域地質礦產調查試點項目取樣鉆探試驗過程,提出了與之相適應的參數、施工工藝并分析總結了應用效果。
關鍵詞 DPP100-5C型汽車鉆;覆蓋區;取樣工藝
中圖分類號:P634 文獻標識碼:A 文章編號:1671-7597(2014)04-0091-01
2013年,武警黃金第四支隊承擔了中國地質調查局試點項目:內蒙古白音圖嘎、哈沙圖、甘珠廟、明圖廟(L50E019003、L50E019004、L50E020003、L50E020004)幅淺覆蓋區1:5萬區域地質礦產調查試點(編號:基[2013]01-22-004)取樣鉆探8000米。從7月中旬開始施工至10月中旬結束,歷時4個月,完成取樣孔543個,取化探樣580組,取基巖樣181個(不包含全孔取樣),累計完成取樣工作量10090.48米,取得了試點成功。
1 地層情況及取樣要求
內蒙古白音圖嘎地區草原植被好,施工區水源充足,地下水位較高,淺覆蓋區主要由上部第四系風成砂、湖積淤泥、沖洪積砂礫,下部泥質砂巖及風化巖等組成。淺覆蓋區區域地質礦產調查試點目的是查明區內地層、構造、巖漿、變質、礦產以及其它各種地質體特征及相互關系,化探樣品部位是基巖上部風化碎石層,即土壤發生層中含有較多基巖風化碎石的B+C層。采樣粒級-4-+20目,采樣密度為9個點/km2,樣品直徑不小于Ф90 mm;地質巖樣取樣部位在未風化的完整基巖層(紫紅色玄武巖),取樣直徑不小于40 mm,長度大于300 mm。
2 取樣方法和鉆機選擇
鉆探采樣通常采用回轉鉆進方法或空氣沖擊式鉆進方法完成鉆進取樣工作,空氣沖擊鉆以空壓機及潛孔錘沖擊鉆孔方式實現鉆進取樣,空氣沖擊鉆取樣工藝雖然鉆進效率通常比回轉鉆進高(通常能達到10米/小時),但因其在覆蓋區無法取得完整化探及地質樣,只能取出小顆粒巖樣,取粉樣對于化探研究基本能滿足工作要求,但是還不能滿足地質取樣需要。因此,本區取樣工作只能采用回轉取樣鉆進方式。通過考察對比,汽車鉆由于移孔運輸更加機動靈活,鉆進口徑范圍大、鉆進深度和回轉速度等性能均較其他類型鉆機更適用于覆蓋區地質調查取樣要求,因此確定以DPP100-5C型汽車鉆為主進行試點施工。
3 鉆機參數與鉆孔結構
DPP100-5C型汽車鉆機為北京探礦機械廠生產的DPP100改進型鉆機,其主要是參數為:開孔直徑200 mm時,鉆進深度可達70米;開孔直徑150 mm時,鉆進深度可達100米。鉆桿為直徑50 mm普通鎖接頭鉆桿,回轉器給進行程長達1.2米,轉速:65,114,192(r/min),反轉55。(六方)主動鉆桿規格:75*5500 mm,泥漿泵為BWT-450型,排水量為49、70、172、245、92、131、350、450、159、226(L/min)。依據設備性能和取樣要求,本區鉆孔施工初步確定如下結構:開孔直徑為Ф110 mm,終孔于基巖的直徑為Ф75 mm。
4 鉆進取樣工藝應用
4.1 鉆具配備
Φ110、Φ91合金鉆頭,Φ75金剛石鉆頭;Φ108、Φ91、Φ75單管鉆具;Φ50鎖接頭鉆桿等。
4.2 工藝參數
依據地層情況和取樣要求,對于化探取樣孔鉆進,采用單管合金“干鉆法”施工,其參數只考慮壓力和轉速即可,遇有砂礫石層可加大壓力,放慢轉速鉆進。對于基巖巖心取樣鉆進,采用單管金剛石鉆進,其參數包括壓力、轉數和泵量。通過實測施工鉆孔鉆進參數,在本區依據地層類別推薦經驗參數如下(見表1)。
表1 鉆進技術參數
地層分類 口徑
(mm) 壓力
(kN) 轉速
(r/min) 泵量
(L/min)
表土層 110 2-3 65
第四系風成砂、
沖洪積砂礫 110 2-3 65
泥質砂巖及風化碎石 110-91 3-4 65-114
玄武巖(基巖) 91-75 2-3 114 49
4.3 工藝方法
開孔采用Ф110 mm普通單管合金鉆頭(鑲大八角合金,鑲焊角采用直鑲式、單排內外鑲),接長0.5 m的Ф108巖心管,“干鉆法”加壓鉆進,待巖心管裝滿土樣后提鉆出孔口,孔口覆蓋檔板,防止土樣掉進孔內,將水泵頂土器(DPP100汽車鉆配備專用取樣工具)高壓管接頭與鉆具連接,開泵以水泵壓力將土樣頂出,按序裝置在樣品箱中,鉆進到1.5米后可換長1米的巖心管,超過2米后可換1.5或2米長巖心管,便于提高回次進尺長度。當穿過泥質砂巖進入風化碎石層并完成化探樣品采集,記錄下取樣部位及深度并貼上樣品標簽,取樣完成后,可換Ф75 mm口徑鉆探施工,首先使用Ф75 mm合金鉆頭及單管鉆具,用清水或泥漿作沖洗液循環鉆進,鉆至基巖部分,難以進尺時,提鉆卸下合金鉆頭,裝配Ф75 mm金剛石單管鉆頭及擴孔器,下鉆繼續鉆進基巖以下,取出完整巖心300 mm以上即可終孔,同時記錄下取樣部位及深度并貼上樣品標簽,放置樣品箱中。完成一個單孔化探及地質巖樣的采集過程。
對于部分只采取化探樣的鉆孔,在采集完成化探樣后即可終孔;而全孔要求采樣的鉆孔,要求從開孔到基巖風化層全部采用“干鉆法”施工采集土樣,進入基巖后采用金剛石回轉鉆進加沖洗液循環方法采集完整巖心后終孔。
5 效果
本區共施工取樣鉆孔543個,完成全孔取樣42個,取化探樣580組,基巖樣孔181個,全部滿足地質要求,根據施工全孔取樣和非全孔取樣(化探樣、基巖樣)鉆孔進行分類,列表如下。
表2 取樣鉆孔技術統計表
鉆孔類別 鉆孔數 總進尺 小時效率 單孔最深 樣品質量 備注
全孔取樣孔 42 1154.15 4.43 83.2 質量合格
化探、
基巖取樣孔 501 8936.33 6.09 56.58 質量合格
統計表明,化探及基巖取樣鉆孔平均小時效率可達6米左右,取化探樣孔施工采用“干鉆法”施工,水力頂土取樣,最高達9.01米/時,施工效率較高,全孔取樣鉆孔平均孔深為26.87米,最深孔已達83.2米,多個取樣鉆孔深度超過50米,證明了該型汽車鉆完全適應較深覆蓋層的取樣施工;鉆取的化探樣和基巖巖心層位準確,樣品完整,代表性強,得到中國地質調查局的高度認可,為覆蓋區地質填圖提供了詳實準確的基礎數據。
6 認識與結論
1)DPP100-5C型汽車鉆機從鉆深能力和鉆進效率上能夠完全滿足區礦調覆蓋區鉆探取樣要求。
2)該型號汽車鉆機所采取化探及基巖樣能夠符合化探、地質樣品質量要求。
3)以“干鉆法”取化探樣、泥漿循環法取基巖樣復合施工工藝適用于覆蓋區鉆探施工,施工效率較高。
4)該鉆進方法可以推廣應用于今后其他覆蓋層區域地質調查取樣工作。
參考文獻
[1]譚春亮,宋殿蘭,賈軍.全液壓車載鉆機在缺水地區化探取樣中的應用研究[J].探礦工程(巖土鉆掘工程),2009(9):7-10.
[2]DPP100-5C鉆機說明書,北京探礦機械廠.
[3]顧寶和,高大釗,等.建設部GB 50021 2001 巖土工程勘查規范[S].
[4]劉桂松.干鉆法在砂礫石層鉆進中的成功應用[J].西部探礦工程,2001(4).endprint
摘 要 以內蒙古自治區阿巴嘎旗白音圖嘎區域地質調查項目取樣鉆探施工為例,介紹了應用DPP100-5C型汽車鉆機在淺覆蓋區1:5萬區域地質礦產調查試點項目取樣鉆探試驗過程,提出了與之相適應的參數、施工工藝并分析總結了應用效果。
關鍵詞 DPP100-5C型汽車鉆;覆蓋區;取樣工藝
中圖分類號:P634 文獻標識碼:A 文章編號:1671-7597(2014)04-0091-01
2013年,武警黃金第四支隊承擔了中國地質調查局試點項目:內蒙古白音圖嘎、哈沙圖、甘珠廟、明圖廟(L50E019003、L50E019004、L50E020003、L50E020004)幅淺覆蓋區1:5萬區域地質礦產調查試點(編號:基[2013]01-22-004)取樣鉆探8000米。從7月中旬開始施工至10月中旬結束,歷時4個月,完成取樣孔543個,取化探樣580組,取基巖樣181個(不包含全孔取樣),累計完成取樣工作量10090.48米,取得了試點成功。
1 地層情況及取樣要求
內蒙古白音圖嘎地區草原植被好,施工區水源充足,地下水位較高,淺覆蓋區主要由上部第四系風成砂、湖積淤泥、沖洪積砂礫,下部泥質砂巖及風化巖等組成。淺覆蓋區區域地質礦產調查試點目的是查明區內地層、構造、巖漿、變質、礦產以及其它各種地質體特征及相互關系,化探樣品部位是基巖上部風化碎石層,即土壤發生層中含有較多基巖風化碎石的B+C層。采樣粒級-4-+20目,采樣密度為9個點/km2,樣品直徑不小于Ф90 mm;地質巖樣取樣部位在未風化的完整基巖層(紫紅色玄武巖),取樣直徑不小于40 mm,長度大于300 mm。
2 取樣方法和鉆機選擇
鉆探采樣通常采用回轉鉆進方法或空氣沖擊式鉆進方法完成鉆進取樣工作,空氣沖擊鉆以空壓機及潛孔錘沖擊鉆孔方式實現鉆進取樣,空氣沖擊鉆取樣工藝雖然鉆進效率通常比回轉鉆進高(通常能達到10米/小時),但因其在覆蓋區無法取得完整化探及地質樣,只能取出小顆粒巖樣,取粉樣對于化探研究基本能滿足工作要求,但是還不能滿足地質取樣需要。因此,本區取樣工作只能采用回轉取樣鉆進方式。通過考察對比,汽車鉆由于移孔運輸更加機動靈活,鉆進口徑范圍大、鉆進深度和回轉速度等性能均較其他類型鉆機更適用于覆蓋區地質調查取樣要求,因此確定以DPP100-5C型汽車鉆為主進行試點施工。
3 鉆機參數與鉆孔結構
DPP100-5C型汽車鉆機為北京探礦機械廠生產的DPP100改進型鉆機,其主要是參數為:開孔直徑200 mm時,鉆進深度可達70米;開孔直徑150 mm時,鉆進深度可達100米。鉆桿為直徑50 mm普通鎖接頭鉆桿,回轉器給進行程長達1.2米,轉速:65,114,192(r/min),反轉55。(六方)主動鉆桿規格:75*5500 mm,泥漿泵為BWT-450型,排水量為49、70、172、245、92、131、350、450、159、226(L/min)。依據設備性能和取樣要求,本區鉆孔施工初步確定如下結構:開孔直徑為Ф110 mm,終孔于基巖的直徑為Ф75 mm。
4 鉆進取樣工藝應用
4.1 鉆具配備
Φ110、Φ91合金鉆頭,Φ75金剛石鉆頭;Φ108、Φ91、Φ75單管鉆具;Φ50鎖接頭鉆桿等。
4.2 工藝參數
依據地層情況和取樣要求,對于化探取樣孔鉆進,采用單管合金“干鉆法”施工,其參數只考慮壓力和轉速即可,遇有砂礫石層可加大壓力,放慢轉速鉆進。對于基巖巖心取樣鉆進,采用單管金剛石鉆進,其參數包括壓力、轉數和泵量。通過實測施工鉆孔鉆進參數,在本區依據地層類別推薦經驗參數如下(見表1)。
表1 鉆進技術參數
地層分類 口徑
(mm) 壓力
(kN) 轉速
(r/min) 泵量
(L/min)
表土層 110 2-3 65
第四系風成砂、
沖洪積砂礫 110 2-3 65
泥質砂巖及風化碎石 110-91 3-4 65-114
玄武巖(基巖) 91-75 2-3 114 49
4.3 工藝方法
開孔采用Ф110 mm普通單管合金鉆頭(鑲大八角合金,鑲焊角采用直鑲式、單排內外鑲),接長0.5 m的Ф108巖心管,“干鉆法”加壓鉆進,待巖心管裝滿土樣后提鉆出孔口,孔口覆蓋檔板,防止土樣掉進孔內,將水泵頂土器(DPP100汽車鉆配備專用取樣工具)高壓管接頭與鉆具連接,開泵以水泵壓力將土樣頂出,按序裝置在樣品箱中,鉆進到1.5米后可換長1米的巖心管,超過2米后可換1.5或2米長巖心管,便于提高回次進尺長度。當穿過泥質砂巖進入風化碎石層并完成化探樣品采集,記錄下取樣部位及深度并貼上樣品標簽,取樣完成后,可換Ф75 mm口徑鉆探施工,首先使用Ф75 mm合金鉆頭及單管鉆具,用清水或泥漿作沖洗液循環鉆進,鉆至基巖部分,難以進尺時,提鉆卸下合金鉆頭,裝配Ф75 mm金剛石單管鉆頭及擴孔器,下鉆繼續鉆進基巖以下,取出完整巖心300 mm以上即可終孔,同時記錄下取樣部位及深度并貼上樣品標簽,放置樣品箱中。完成一個單孔化探及地質巖樣的采集過程。
對于部分只采取化探樣的鉆孔,在采集完成化探樣后即可終孔;而全孔要求采樣的鉆孔,要求從開孔到基巖風化層全部采用“干鉆法”施工采集土樣,進入基巖后采用金剛石回轉鉆進加沖洗液循環方法采集完整巖心后終孔。
5 效果
本區共施工取樣鉆孔543個,完成全孔取樣42個,取化探樣580組,基巖樣孔181個,全部滿足地質要求,根據施工全孔取樣和非全孔取樣(化探樣、基巖樣)鉆孔進行分類,列表如下。
表2 取樣鉆孔技術統計表
鉆孔類別 鉆孔數 總進尺 小時效率 單孔最深 樣品質量 備注
全孔取樣孔 42 1154.15 4.43 83.2 質量合格
化探、
基巖取樣孔 501 8936.33 6.09 56.58 質量合格
統計表明,化探及基巖取樣鉆孔平均小時效率可達6米左右,取化探樣孔施工采用“干鉆法”施工,水力頂土取樣,最高達9.01米/時,施工效率較高,全孔取樣鉆孔平均孔深為26.87米,最深孔已達83.2米,多個取樣鉆孔深度超過50米,證明了該型汽車鉆完全適應較深覆蓋層的取樣施工;鉆取的化探樣和基巖巖心層位準確,樣品完整,代表性強,得到中國地質調查局的高度認可,為覆蓋區地質填圖提供了詳實準確的基礎數據。
6 認識與結論
1)DPP100-5C型汽車鉆機從鉆深能力和鉆進效率上能夠完全滿足區礦調覆蓋區鉆探取樣要求。
2)該型號汽車鉆機所采取化探及基巖樣能夠符合化探、地質樣品質量要求。
3)以“干鉆法”取化探樣、泥漿循環法取基巖樣復合施工工藝適用于覆蓋區鉆探施工,施工效率較高。
4)該鉆進方法可以推廣應用于今后其他覆蓋層區域地質調查取樣工作。
參考文獻
[1]譚春亮,宋殿蘭,賈軍.全液壓車載鉆機在缺水地區化探取樣中的應用研究[J].探礦工程(巖土鉆掘工程),2009(9):7-10.
[2]DPP100-5C鉆機說明書,北京探礦機械廠.
[3]顧寶和,高大釗,等.建設部GB 50021 2001 巖土工程勘查規范[S].
[4]劉桂松.干鉆法在砂礫石層鉆進中的成功應用[J].西部探礦工程,2001(4).endprint
摘 要 以內蒙古自治區阿巴嘎旗白音圖嘎區域地質調查項目取樣鉆探施工為例,介紹了應用DPP100-5C型汽車鉆機在淺覆蓋區1:5萬區域地質礦產調查試點項目取樣鉆探試驗過程,提出了與之相適應的參數、施工工藝并分析總結了應用效果。
關鍵詞 DPP100-5C型汽車鉆;覆蓋區;取樣工藝
中圖分類號:P634 文獻標識碼:A 文章編號:1671-7597(2014)04-0091-01
2013年,武警黃金第四支隊承擔了中國地質調查局試點項目:內蒙古白音圖嘎、哈沙圖、甘珠廟、明圖廟(L50E019003、L50E019004、L50E020003、L50E020004)幅淺覆蓋區1:5萬區域地質礦產調查試點(編號:基[2013]01-22-004)取樣鉆探8000米。從7月中旬開始施工至10月中旬結束,歷時4個月,完成取樣孔543個,取化探樣580組,取基巖樣181個(不包含全孔取樣),累計完成取樣工作量10090.48米,取得了試點成功。
1 地層情況及取樣要求
內蒙古白音圖嘎地區草原植被好,施工區水源充足,地下水位較高,淺覆蓋區主要由上部第四系風成砂、湖積淤泥、沖洪積砂礫,下部泥質砂巖及風化巖等組成。淺覆蓋區區域地質礦產調查試點目的是查明區內地層、構造、巖漿、變質、礦產以及其它各種地質體特征及相互關系,化探樣品部位是基巖上部風化碎石層,即土壤發生層中含有較多基巖風化碎石的B+C層。采樣粒級-4-+20目,采樣密度為9個點/km2,樣品直徑不小于Ф90 mm;地質巖樣取樣部位在未風化的完整基巖層(紫紅色玄武巖),取樣直徑不小于40 mm,長度大于300 mm。
2 取樣方法和鉆機選擇
鉆探采樣通常采用回轉鉆進方法或空氣沖擊式鉆進方法完成鉆進取樣工作,空氣沖擊鉆以空壓機及潛孔錘沖擊鉆孔方式實現鉆進取樣,空氣沖擊鉆取樣工藝雖然鉆進效率通常比回轉鉆進高(通常能達到10米/小時),但因其在覆蓋區無法取得完整化探及地質樣,只能取出小顆粒巖樣,取粉樣對于化探研究基本能滿足工作要求,但是還不能滿足地質取樣需要。因此,本區取樣工作只能采用回轉取樣鉆進方式。通過考察對比,汽車鉆由于移孔運輸更加機動靈活,鉆進口徑范圍大、鉆進深度和回轉速度等性能均較其他類型鉆機更適用于覆蓋區地質調查取樣要求,因此確定以DPP100-5C型汽車鉆為主進行試點施工。
3 鉆機參數與鉆孔結構
DPP100-5C型汽車鉆機為北京探礦機械廠生產的DPP100改進型鉆機,其主要是參數為:開孔直徑200 mm時,鉆進深度可達70米;開孔直徑150 mm時,鉆進深度可達100米。鉆桿為直徑50 mm普通鎖接頭鉆桿,回轉器給進行程長達1.2米,轉速:65,114,192(r/min),反轉55。(六方)主動鉆桿規格:75*5500 mm,泥漿泵為BWT-450型,排水量為49、70、172、245、92、131、350、450、159、226(L/min)。依據設備性能和取樣要求,本區鉆孔施工初步確定如下結構:開孔直徑為Ф110 mm,終孔于基巖的直徑為Ф75 mm。
4 鉆進取樣工藝應用
4.1 鉆具配備
Φ110、Φ91合金鉆頭,Φ75金剛石鉆頭;Φ108、Φ91、Φ75單管鉆具;Φ50鎖接頭鉆桿等。
4.2 工藝參數
依據地層情況和取樣要求,對于化探取樣孔鉆進,采用單管合金“干鉆法”施工,其參數只考慮壓力和轉速即可,遇有砂礫石層可加大壓力,放慢轉速鉆進。對于基巖巖心取樣鉆進,采用單管金剛石鉆進,其參數包括壓力、轉數和泵量。通過實測施工鉆孔鉆進參數,在本區依據地層類別推薦經驗參數如下(見表1)。
表1 鉆進技術參數
地層分類 口徑
(mm) 壓力
(kN) 轉速
(r/min) 泵量
(L/min)
表土層 110 2-3 65
第四系風成砂、
沖洪積砂礫 110 2-3 65
泥質砂巖及風化碎石 110-91 3-4 65-114
玄武巖(基巖) 91-75 2-3 114 49
4.3 工藝方法
開孔采用Ф110 mm普通單管合金鉆頭(鑲大八角合金,鑲焊角采用直鑲式、單排內外鑲),接長0.5 m的Ф108巖心管,“干鉆法”加壓鉆進,待巖心管裝滿土樣后提鉆出孔口,孔口覆蓋檔板,防止土樣掉進孔內,將水泵頂土器(DPP100汽車鉆配備專用取樣工具)高壓管接頭與鉆具連接,開泵以水泵壓力將土樣頂出,按序裝置在樣品箱中,鉆進到1.5米后可換長1米的巖心管,超過2米后可換1.5或2米長巖心管,便于提高回次進尺長度。當穿過泥質砂巖進入風化碎石層并完成化探樣品采集,記錄下取樣部位及深度并貼上樣品標簽,取樣完成后,可換Ф75 mm口徑鉆探施工,首先使用Ф75 mm合金鉆頭及單管鉆具,用清水或泥漿作沖洗液循環鉆進,鉆至基巖部分,難以進尺時,提鉆卸下合金鉆頭,裝配Ф75 mm金剛石單管鉆頭及擴孔器,下鉆繼續鉆進基巖以下,取出完整巖心300 mm以上即可終孔,同時記錄下取樣部位及深度并貼上樣品標簽,放置樣品箱中。完成一個單孔化探及地質巖樣的采集過程。
對于部分只采取化探樣的鉆孔,在采集完成化探樣后即可終孔;而全孔要求采樣的鉆孔,要求從開孔到基巖風化層全部采用“干鉆法”施工采集土樣,進入基巖后采用金剛石回轉鉆進加沖洗液循環方法采集完整巖心后終孔。
5 效果
本區共施工取樣鉆孔543個,完成全孔取樣42個,取化探樣580組,基巖樣孔181個,全部滿足地質要求,根據施工全孔取樣和非全孔取樣(化探樣、基巖樣)鉆孔進行分類,列表如下。
表2 取樣鉆孔技術統計表
鉆孔類別 鉆孔數 總進尺 小時效率 單孔最深 樣品質量 備注
全孔取樣孔 42 1154.15 4.43 83.2 質量合格
化探、
基巖取樣孔 501 8936.33 6.09 56.58 質量合格
統計表明,化探及基巖取樣鉆孔平均小時效率可達6米左右,取化探樣孔施工采用“干鉆法”施工,水力頂土取樣,最高達9.01米/時,施工效率較高,全孔取樣鉆孔平均孔深為26.87米,最深孔已達83.2米,多個取樣鉆孔深度超過50米,證明了該型汽車鉆完全適應較深覆蓋層的取樣施工;鉆取的化探樣和基巖巖心層位準確,樣品完整,代表性強,得到中國地質調查局的高度認可,為覆蓋區地質填圖提供了詳實準確的基礎數據。
6 認識與結論
1)DPP100-5C型汽車鉆機從鉆深能力和鉆進效率上能夠完全滿足區礦調覆蓋區鉆探取樣要求。
2)該型號汽車鉆機所采取化探及基巖樣能夠符合化探、地質樣品質量要求。
3)以“干鉆法”取化探樣、泥漿循環法取基巖樣復合施工工藝適用于覆蓋區鉆探施工,施工效率較高。
4)該鉆進方法可以推廣應用于今后其他覆蓋層區域地質調查取樣工作。
參考文獻
[1]譚春亮,宋殿蘭,賈軍.全液壓車載鉆機在缺水地區化探取樣中的應用研究[J].探礦工程(巖土鉆掘工程),2009(9):7-10.
[2]DPP100-5C鉆機說明書,北京探礦機械廠.
[3]顧寶和,高大釗,等.建設部GB 50021 2001 巖土工程勘查規范[S].
[4]劉桂松.干鉆法在砂礫石層鉆進中的成功應用[J].西部探礦工程,2001(4).endprint