道真縣洛龍鋁土礦區(qū)鉆探施工實(shí)踐與認(rèn)識

楊丕祥，童 強(qiáng)

（貴州地礦局117地質(zhì)大隊(duì)，貴州 貴陽 550008）

道真縣洛龍鋁土礦區(qū)鉆探施工實(shí)踐與認(rèn)識

楊丕祥*，童 強(qiáng)

（貴州地礦局117地質(zhì)大隊(duì)，貴州 貴陽 550008）

全面介紹了道真縣洛龍鋁土礦區(qū)的鉆探施工情況情況，包括鉆遇地層、鉆孔結(jié)構(gòu)、鉆進(jìn)參數(shù)、泥漿與鉆頭的選用等，并對礦區(qū)鉆探技術(shù)提出了幾點(diǎn)體會，特別是針對堵漏效果不佳漏失地層采用頂漏鉆進(jìn)方法進(jìn)行施工，取得了一些經(jīng)驗(yàn)和效果。

鉆進(jìn)參數(shù)；漏失地層；泥漿；頂漏鉆進(jìn)

道真縣洛龍鋁土礦區(qū)內(nèi)溶洞裂隙發(fā)育，礦區(qū)水位較低，地下水貫通，鉆孔巖芯較破碎。該礦區(qū)由于水源豐富，取水簡單，基本上都是采用頂漏鉆進(jìn)進(jìn)行施工。常因孔內(nèi)水位較低造成鉆孔孔壁垮塌、掉塊和燒鉆等情況導(dǎo)致鉆探施工困難。本單位在洛龍礦區(qū)完成地質(zhì)鉆孔112個，鉆探工程量為66904.42m，并且摸索出一套適應(yīng)于該工地地層情況鉆進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)。

1 礦區(qū)情況概述

道真縣洛龍鋁土礦普—詳查項(xiàng)目是西南能礦集團(tuán)股份有限公司與117隊(duì)簽定的“貴州省道真縣洛龍鋁土礦合作勘查協(xié)議”。根據(jù)協(xié)議，西南能礦股份有限公司委托我單位開展洛龍鋁土礦區(qū)普—詳查工作。我單位鉆探工程部承接該項(xiàng)目的鉆孔施工。

勘查區(qū)在整個施工過程中鉆進(jìn)的主要巖體巖石硬度、可鉆性變化不大。巖石物理力學(xué)性質(zhì)見表1。

表1 巖石物理力學(xué)性質(zhì)

勘查區(qū)巖體完整情況由較為破碎至完整。地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度為簡單，但巖溶較發(fā)育，對鉆探施工影響較大。綜合評價，鉆探施工工程地質(zhì)條件程度為復(fù)雜類型。

2 礦區(qū)鉆探施工的主要難點(diǎn)

（1）鉆孔施工:該礦區(qū)內(nèi)地鉆孔漏水現(xiàn)象頻發(fā)，幾乎所有鉆孔都是漏水孔，并且堵漏效果不佳，所有鉆孔的鉆進(jìn)施工工藝都采用頂漏鉆進(jìn)。

（2）地層復(fù)雜：該礦區(qū)內(nèi)礦區(qū)溶洞裂隙發(fā)育，孔內(nèi)水位低，鉆壁因沒有泥漿支護(hù)和鉆桿干摩擦而易坍塌；經(jīng)過鉆頭的泥漿不均勻而燒鉆事故頻發(fā)。

（3）套管的起拔：由于鉆孔的地下水位較低，技術(shù)套管下入地下水位下，并且該段地層裂隙發(fā)育造成一定的起拔套管困難。

（4）鉆桿磨損：由于鉆孔上部處于干孔狀態(tài)，施工時鉆桿與孔壁處于干摩擦，繩索取芯鉆桿經(jīng)常出現(xiàn)接頭和絲扣嚴(yán)重磨損的現(xiàn)象，造成孔內(nèi)泥漿假循環(huán)，形成燒鉆事故和脫扣事故。

3 礦區(qū)鉆探施工的現(xiàn)場情況

3.1 施工完成情況及主要的設(shè)備

根據(jù)礦區(qū)的地層、孔深等情況，我單位選用2臺套HXY-6A型鉆機(jī)、10臺套XY-4型鉆機(jī)和2臺套XY-2型鉆機(jī)完成礦區(qū)112個鉆孔；總工程量66904.42m；最小鉆孔深度：193.06m；最大鉆孔深度：821.00m。

3.2 鉆孔結(jié)構(gòu)及鉆進(jìn)情況

根據(jù)礦區(qū)的地層情況和施工要求，鉆孔均采用?130～?110mm—HQ—NQ四級鉆孔結(jié)構(gòu)，如圖1所示。鉆孔開孔直徑為?130mm；進(jìn)入基巖風(fēng)化層后，下?127mm套管，孔徑更改為?110mm；進(jìn)入基巖穩(wěn)定層后，下?108mm套管孔徑更改為（HQ）?95mm；鉆進(jìn)完整基巖至礦區(qū)穩(wěn)定水位下10m處時，下?89mm套管，孔徑變更為（NQ）?75mm至終孔。

圖1 鉆孔結(jié)構(gòu)圖（單位：mm）

3.3 金剛石鉆頭的選用

在該礦區(qū)鉆孔鉆進(jìn)中，我單位采用了一批時效高、壽命長、質(zhì)量好的鉆頭，盡可能延長了鉆頭的工作時間，最大限度減少起下鉆的次數(shù)，提高了鉆探施工效率。

在實(shí)際工作中,我們采用鉆頭外徑由原來的?95mm增加到?96mm,擴(kuò)孔器外徑由原來的?95.5mm增加到?96.5mm，?75mm增加到?76mm,擴(kuò)孔器外徑由原來的?75.5mm增加到?76.5mm。

在該礦區(qū)鉆孔鉆進(jìn)中,由于地層存在硅化層，造成鉆頭打滑現(xiàn)象。在實(shí)際工作中,我們采用20°NQ齒輪式孕鑲金剛石繩索取芯鉆頭施工該層位，提高了在該層位的施工效率。

3.4 鉆進(jìn)參數(shù)的選擇

該礦區(qū)鉆孔通過理論計算和鉆進(jìn)施工中不斷探索總結(jié)優(yōu)化后得出了實(shí)際鉆進(jìn)參數(shù)，并按參數(shù)進(jìn)行鉆進(jìn)施工的情況見表2。

表2 實(shí)際鉆進(jìn)參數(shù)表

3.5 泥漿的選用

各機(jī)臺在施工過程中主要采用聚丙烯酰胺低固相泥漿，并及時清理循環(huán)槽及泥漿池沉砂，勤換泥漿，保持了泥漿的良好性能，確保了施工的順利。泥漿配方見表3。性能指標(biāo)：密度為1.02～1.03g/cm3；漏斗粘度為18～22；pH值為9～10。使用效果：攜砂性能好、潤滑性良。

泥漿池的總?cè)萘坎恍∮?0m3，沉淀池的總?cè)萘坎恍∮?m3，循環(huán)溝長度不小于15m3，內(nèi)寬不小于0.25m，坡度合理，2m左右交錯安置一個擋板，池槽都用水泥固護(hù)。

表3 泥漿配方表

4 礦區(qū)鉆探的認(rèn)識

（1）該礦區(qū)地層上部巖溶發(fā)育，漏水現(xiàn)象頻發(fā)，堵漏效果較差，并且很消耗時間。因此我們一般在上部地層采用頂漏鉆進(jìn)方法進(jìn)行施工，用HQ鉆具鉆進(jìn)至礦區(qū)穩(wěn)定水位下20m下套管，再改用NQ鉆具鉆至終孔。

（2）繩索取芯工藝在頂漏鉆進(jìn)中，為了減少燒鉆事故的發(fā)生，我們通過在內(nèi)管總成上安裝節(jié)流閥的方法來提高鉆桿內(nèi)的泥漿體積，從而提高鉆進(jìn)的壓差，使頂漏鉆進(jìn)的平衡不易被打破。 （3）該礦區(qū)礦層頂?shù)装宥酁轫搸r、粘土巖、煤線（層）等，礦層為鋁土巖。其穩(wěn)定性差，極易形成縮徑、垮塌事故。在鉆進(jìn)施工中應(yīng)加強(qiáng)注意鉆頭的選擇、施工操作、泥漿性能和巖芯采取率。為防止孔壁縮徑、垮塌，在原有泥漿配方中應(yīng)加入廣譜護(hù)壁劑（GSP），并提高腐植酸鉀的比例。

（4）在施工到含煤地層時，要注意觀察水泵工作情況、泥漿返回情況以及鉆機(jī)運(yùn)行情況，防止燒鉆、糊鉆事故。

（5）在鉆進(jìn)施工中要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)合理選擇鉆進(jìn)參數(shù)，嚴(yán)禁盲目高壓鉆進(jìn)，加快鉆頭損壞甚至鉆頭毀壞，得不償失。

（6）為減少鉆桿磨損及提高鉆進(jìn)效率，應(yīng)往泥漿中添加潤滑劑(如CLUB潤滑劑)。如鉆孔處于漏失情況時，應(yīng)在鉆桿上涂抹潤滑材料（如二硫化鉬潤滑膏）。

（7）由于該礦區(qū)的套管下得比較深，并且上部地層復(fù)雜，起拔套管較為困難。我們一般選用HQ+1的鉆頭進(jìn)行鉆進(jìn)，下套管時在套管外壁涂抹二硫化鉬潤滑膏。

5 結(jié)束語

道真縣洛龍鋁土礦普—詳查項(xiàng)目鉆孔的施工，雖然在鉆孔施工方面取得了一些可貴的經(jīng)驗(yàn)，但是仍有很多的不足。特別是在頂漏鉆進(jìn)中，雖然有所改進(jìn)，但是燒鉆事故還是時有發(fā)生。根據(jù)礦區(qū)地層特點(diǎn)，選用充氣泥漿進(jìn)行鉆進(jìn)，通過往泥漿內(nèi)充入空氣，增大現(xiàn)有泥漿的體積，減小泥漿的密度，在一定壓差下，能提高鉆柱內(nèi)的泥漿體積，使之滿管，甚至地應(yīng)力的壓差下能使鉆孔返漿。這種方法基本上不需要改變機(jī)場現(xiàn)有設(shè)備和物資，更適合在漏失地層中鉆進(jìn)。

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[2] 鄢泰寧.巖土鉆掘工程學(xué)[M].武漢:中國地質(zhì)大學(xué)出版社, 2008.

[3]胡郁樂，張紹和.鉆探事故預(yù)防與處理知識問答[M].長沙:中南大學(xué)出版社,2010.

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2015-02-09

2015-02-09

楊丕祥（1982-），男（侗族），貴州黎平人，工程師，現(xiàn)從事地質(zhì)鉆探工作。