復(fù)合燒結(jié)孕表鑲金剛石鉆頭在"打滑"地層中的應(yīng)用

■王炳勝

（安徽省銅陵市八一二地質(zhì)隊(duì) 安徽銅陵 244008）

復(fù)合燒結(jié)孕表鑲金剛石鉆頭在"打滑"地層中的應(yīng)用

■王炳勝

（安徽省銅陵市八一二地質(zhì)隊(duì) 安徽銅陵 244008）

本文主要探討的是關(guān)于復(fù)合燒結(jié)孕表鑲金剛石鉆頭在"打滑"地層中的應(yīng)用問題，在具體的論述過程中，首先從施工地層分析入手去論述，同時(shí)分析了施工設(shè)備的選擇，其次論述了施工狀況以及復(fù)合燒結(jié)孕表鑲金剛石鉆頭的具體應(yīng)用問題，最后是關(guān)于金剛鉆在"打滑"地層中應(yīng)用的幾點(diǎn)體會(huì)。[關(guān)鍵詞]金剛石鉆頭地層施工應(yīng)用

我國的金剛石鉆進(jìn)技術(shù)開始于上個(gè)世紀(jì)60年代，對(duì)于地質(zhì)條件良好，硬度不大的巖石，使用一般的金剛石鉆進(jìn)技術(shù)就可以有效的解決[1]，但是對(duì)于一些比較完整，比較堅(jiān)硬的巖土，使用普通的金剛石鉆進(jìn)技術(shù)不僅效率低下，而且還會(huì)存在“打滑”，對(duì)于這種情況就需要使用復(fù)合燒結(jié)孕表鑲金剛石鉆頭，才能在施工中保證效率，本文主要論述的就是關(guān)于復(fù)合燒結(jié)孕表鑲金剛石鉆頭在 “打滑”地層中的應(yīng)用問題。

1 施工地層分析

復(fù)合燒結(jié)孕表鑲金剛石鉆頭在具體使用過程中，主要是針對(duì)于一些顆粒比較均勻的巖石，這種巖石硬度比較大，單軸抗壓強(qiáng)度也較高，研磨性比較差，使用其他鉆進(jìn)技術(shù)會(huì)出現(xiàn)“打滑”現(xiàn)象，這種巖石中一般含有較高的石英，就使得巖石的硬度比較高；比較致密，就會(huì)造成巖石的研磨性較弱，在使用金剛鉆頭鉆進(jìn)過程中，鉆頭的胎體很難磨損，金剛石不能出刃實(shí)現(xiàn)巖石的鉆進(jìn)。

2 施工設(shè)備的選擇

對(duì)于“打滑”地層，由于其硬度高、結(jié)構(gòu)致密、強(qiáng)度大等特點(diǎn)，在施工過程中主要考慮的就是金剛石鉆頭胎體的耐磨性和金剛石的本身性質(zhì)需要和巖石的特性相適應(yīng)，如果不能適應(yīng)將會(huì)造成金剛石鉆頭在鉆進(jìn)過程中出現(xiàn)脫落、崩刃等。所以在解決“打滑”地層鉆進(jìn)過程中工作效率問題的時(shí)候，除了考慮鉆頭的一些特殊性之外，在施工設(shè)備的選擇上一般選擇一些常規(guī)的施工設(shè)備就可以滿足要求，主要的設(shè)備有HXY-5、HXY-6的千米鉆機(jī)，配套水泵是BW-250型水泵。相應(yīng)的電機(jī)為50KW、70kw。

3 施工狀況以及復(fù)合燒結(jié)孕表鑲金剛石鉆頭的具體應(yīng)用

南陵姚家?guī)X金鉛鋅礦的ZK3708、ZK3709、ZK3710號(hào)孔，設(shè)計(jì)孔深分別為1000m、1100m和1050m。

該勘探線上布置的鉆孔上部（300米）地層均比較完整、中等硬度、地質(zhì)條件也比較穩(wěn)定。

該礦ZK3708上部地層比較完整、屬于中等硬度、地質(zhì)條件也比較穩(wěn)定，我們采用的是金剛石繩索取心鉆進(jìn)技術(shù)，但是鉆進(jìn)到120m的時(shí)候，地質(zhì)情況發(fā)生了改變，出現(xiàn)了堅(jiān)硬的花崗巖，顆粒比較均勻，強(qiáng)度較高，使用金剛石繩索取心鉆進(jìn)技術(shù)效果不明顯，進(jìn)度比較緩慢，有時(shí)候一整天只能鉆進(jìn)0.5-1m，大部分時(shí)間沒有效果，在更換成其他金剛鉆頭之后，依舊不能正常的進(jìn)行鉆進(jìn)，對(duì)于提出來的鉆頭，鉆頭的胎體沒有任何磨損，在這種情況下，我們又使用了一種新的鉆頭，那就是軟胎體鉆頭，使用了這種鉆頭基本可以保證施工進(jìn)度，但是該軟胎體鉆頭在鉆進(jìn)過程中，磨損的比較嚴(yán)重，往往在鉆進(jìn)了20-30米之后，鉆頭就不能正常工作了。頻繁的上下鉆不僅增加了輔助時(shí)間，也增加了鉆頭成本。這種情況下，對(duì)于鉆進(jìn)工作只能停留下來，尋找新的鉆進(jìn)方法。

通過我們對(duì)巖石的特性分析，我們發(fā)現(xiàn)該巖石主要為花崗巖，顆粒比較均勻，我們對(duì)其特性做了實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)該巖石壓入硬度達(dá)到了5100MPa-5400MPa，單軸抗壓強(qiáng)達(dá)到了170MPa-190MPa，同時(shí)研磨性較差，也就是說金剛鉆在鉆進(jìn)過程中會(huì)出現(xiàn)“打滑”，所以才使得鉆進(jìn)效率低下，分析了這些技術(shù)因素之后，我們覺得對(duì)于“打滑”地層的施工需要了解金剛石對(duì)于巖石的破碎原理，以及在鉆進(jìn)過程中的客觀因素。通過不斷地分析，提出了復(fù)合燒結(jié)孕表鑲金剛石鉆頭的想法，根據(jù)這個(gè)想法，再將復(fù)合燒結(jié)孕表鑲金剛石鉆頭研的胎體形狀進(jìn)行改變，主要是二梯形，此外還有二三環(huán)形。水口數(shù)目達(dá)到了6-8個(gè)，在具體設(shè)計(jì)的過程中將胎體的成分人為地改變了，加入了一些可以保證金剛鉆迅速出刃的特殊元素[3]，在施工鉆進(jìn)過程中，首先磨損的是表層鑲的特殊材料，在特殊材料磨損完成后可以保證金剛石的快速鉆進(jìn)，這種技術(shù)方法在后面的ZK3710、ZK3711鉆進(jìn)過程中，效果顯著，這種復(fù)合燒結(jié)孕表鑲金剛石鉆頭在使用過程中，每一個(gè)鉆頭的使用壽命也比較長。減少了在施工過程中花費(fèi)在更換金剛鉆頭上的時(shí)間，保證了工期。

在完成南陵姚家?guī)X金鉛鋅礦的詳查鉆探任務(wù)之后，在南陵縣桂鎮(zhèn)鉛鋅銅礦的鉆進(jìn)過程中，又遇到了這種“打滑”的地層，ZK6201設(shè)計(jì)深度為800m，在使用普通的金剛石鉆進(jìn)到350m的時(shí)候，鉆進(jìn)速度比較緩慢，嚴(yán)重的影響到施工工期，更換了多個(gè)金剛鉆頭之后，鉆進(jìn)效率依然是沒有任何改觀，這個(gè)時(shí)候我們對(duì)地層情況進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)地質(zhì)情況發(fā)生了改變，出現(xiàn)了堅(jiān)硬的花崗巖，顆粒比較均勻，強(qiáng)度較高，這個(gè)時(shí)候我們想到了在桃花山遇到的問題，我們就決定使用復(fù)合燒結(jié)孕表鑲金剛石鉆頭試試，沒想到使用這種鉆頭之后，效果很明顯，鉆進(jìn)速度有了保證，整個(gè)鉆進(jìn)工程比較順利，還提前完成了鉆進(jìn)任務(wù)。

4 關(guān)于金剛鉆在“打滑”地層中應(yīng)用的幾點(diǎn)體會(huì)

通過以上的施工，對(duì)于金剛鉆在“打滑”地層中的應(yīng)用有以下幾點(diǎn)體會(huì)：

（1）對(duì)于“打滑”地層的鉆進(jìn)，需要處理的問題就是金剛石鉆頭和堅(jiān)硬巖石的適應(yīng)性問題，只有解決了這個(gè)問題，才能在施工過程中保證工作效率。

（2）傳統(tǒng)的一些金剛鉆進(jìn)技術(shù)在面對(duì)“打滑”地面的施工過程中，效率比較低下，同時(shí)還會(huì)造成鉆頭的損壞，在一定程度上增加了施工所需要的成本，同時(shí)對(duì)于施工的工期也有著一定的影響。

（3）對(duì)于“打滑”地層的施工，需要在現(xiàn)有設(shè)備的基礎(chǔ)上不斷改進(jìn)和創(chuàng)新，才能實(shí)現(xiàn)鉆進(jìn)技術(shù)的長遠(yuǎn)發(fā)展。

（4）鉆進(jìn)設(shè)備的研發(fā)制造需要結(jié)合實(shí)際的工程情況進(jìn)行，同時(shí)要加強(qiáng)施工單位和研發(fā)制造單位的聯(lián)系。

5 結(jié)束語

在一些礦區(qū)的施工過程中，經(jīng)常會(huì)遇到一些硬度高、結(jié)構(gòu)致密、強(qiáng)度大的地層，在使用常規(guī)的一些鉆進(jìn)設(shè)備施工時(shí)，常常不能保證施工的效率，而且還會(huì)增加施工過程中的成本費(fèi)用，通過對(duì)復(fù)合燒結(jié)孕表鑲金剛石鉆頭在實(shí)際工程中的應(yīng)用，效果顯著，對(duì)于“打滑”地層的鉆進(jìn)，我們需要不斷地研究和創(chuàng)新才能使得鉆進(jìn)技術(shù)在實(shí)際的施工過程中發(fā)揮到更大的作用。

[1]梁廣華,遲玉亮.復(fù)合燒結(jié)孕表鑲金剛石鉆頭在"打滑"地層中的應(yīng)用 [J].探礦工程(巖土鉆掘工程),2013(4).

[2].關(guān)于打滑地層金剛石鉆進(jìn)的若干問題 [J].探礦工程,2013(6).

[3]羅愛云,段隆臣,王偉雄,田永常.打滑地層新型孕鑲金剛石鉆頭 [J].地質(zhì)科技情報(bào), 2012(12).

P624[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2015）-10-347-1