遼陽吉洞峪地區劉家崴子礦區滑石礦鉆探施工技術及問題探討

宋　良，吳　華

（1.遼寧省地質礦產調查院，遼寧沈陽110034；2.遼寧省第九地質大隊，遼寧鐵嶺112000）

遼陽吉洞峪地區劉家崴子礦區滑石礦鉆探施工技術及問題探討

宋良*1，吳華2

（1.遼寧省地質礦產調查院，遼寧沈陽110034；2.遼寧省第九地質大隊，遼寧鐵嶺112000）

遼寧省遼陽縣劉家崴子滑石礦區地層復雜，巖石破碎，尤其粉狀輝綠巖巖層坍塌縮徑，施工難度大。針對該礦區的地層特點，從設備選型、鉆孔結構、套管、鉆頭選擇、沖洗液等方面采取相應的施工工藝及技術措施，取得了較好的效果。

繩索取芯鉆進；復雜地層；鉆進工藝

1　工程概況

遼寧省遼陽縣劉家崴子滑石礦區位于遼陽縣南部，隸屬于遼陽市遼陽縣吉洞峪鄉管轄。礦區西南部有遼陽—岫巖公路通過。普查區距遼岫公路很近，從該公路可達遼陽、鞍山，交通便利。面積5km2，設計孔深150～500m，鉆探工作量3000m。

礦區為山區，區域為千山余脈，屬大陸性季風氣候。年平均氣溫7.6℃，年均降雨644.5mm。長大鐵路、沈大高速公路縱貫南北，遼溪鐵路橫跨東西，與大連港、營口鲅魚圈港、沈陽桃仙國際機場近距直通。

2　區域地質及礦區地層情況

工作區內為古元古宙白云巖和菱鎂礦受區域性熱動力變質作用交代成礦。礦區巖層中夾雜綠泥石。此綠泥石為粉末狀。

3　主要鉆探設備及器具

根據孔深、地層及現場情況采取XY—4型巖芯鉆機、BW—250型泥漿泵、SG—17型四角鉆塔、JSJ—1000型繩索取芯絞車，動力為75kW發電機等。

為適應中深孔復雜地層鉆進，選用強度高，抗扭能力強的唐山金石超硬材料有限公司生產的繩索取芯鉆桿；S75鉆具及鉆頭。

4　鉆探施工中存在的主要問題

（1）易發生沖洗液漏失；

（2）縮徑、斷鉆、卡埋鉆、套管提不上來；

（3）中深部易發生孔壁坍塌，提大鉆無法下至原孔深。孔壁坍塌、縮徑發生在粉質綠泥巖層，該層還存在取芯困難問題。

5　主要鉆探技術措施及工藝

5.1優化鉆孔結構

根據地層巖石情況，本地區第四紀覆蓋層較薄，在終孔直徑不大于75mm的情況下，為提高成孔保險系數，避免因發生孔內事故無法挽救的情況發生，對鉆孔結構級配做出調整，具體鉆孔結構：

0～10m鉆進穿過第四紀覆蓋層及地表破碎風化巖層至穩定基巖層，下入?127mm套管，作為孔口管固定好，并在管口外壁與孔壁塞入干草或破布條防止掉入雜物，影響將來終孔起拔套管。

10～150m下入?108mm套管，使之坐在穩定的巖層上，隔住10～140多米處的粉質綠泥巖層，護住孔壁。

150m以深采用?75mm口徑一徑成孔。

5.2施工工藝及鉆進參數

根據以往施工經驗及實際地層情況，采用二級套管三級成孔工藝，并針對不同孔徑和地層，采取與之相適應的技術措施。

（1）第四紀覆蓋層及地表破碎帶鉆進，用?130mm普通金剛石取芯鉆頭，采用普通單管鉆進工藝，低壓、慢轉、大泵量鉆進，并控制鉆速，使鉆進平穩進行。使用高粘度泥漿，保證孔壁穩定防坍塌，鉆進至完整較硬巖層后快速下入?127mm套管。

（2）10～150m孔段鉆進，采用?110mm繩索取芯金剛石鉆頭鉆進工藝。在此孔段采用中泵壓及泵量，根據孔內情況，合理地利用高轉速提高鉆進效率。鉆進破碎帶、蝕變帶等松散巖層時，應采用優質泥漿并控制好泵量泵壓，保護好孔壁。在孔深10～140多米處會遇見粉質綠泥巖層，這一層是這個礦區施工難點：此處綠泥巖呈粉末狀，密度低、強度小，遇水膨脹縮徑、糊鉆、憋泵、卡鉆、斷鉆，提大鉆后，再下下不到孔底，取芯困難。在粉狀綠泥石出現的孔段，為保證巖芯采取率必須減少回次進尺，降低鉆壓及轉速，減少沖洗液量。必要時，甚至采用干鉆法取芯。此段通過后，迅速下入?108mm套管，護住孔壁。也可根據孔段長短下入飛管作套管。套管或飛管下好后，即換?75mm口徑繼續鉆進。

（3）鉆桿脫扣事故的預防與處理。斷鉆脫扣事故重點是預防下鉆前應認真檢查鉆桿絲扣處、鉆桿接頭處是否完好，存在問題的堅決不能下入孔內。為防止因孔內漏失，造成的鉆進阻力增大的問題，應堅持使用優質泥漿，在鉆桿表面涂抹廢機油、黃油等。

卡埋鉆事故處理施工過程中，應控制進尺速度，保證沖洗液暢通，注意防止卡埋鉆事故發生。出現卡鉆夾鉆需輕壓慢轉上下串動，切勿猛提硬拉。在繩索取芯鉆進中，由于繩索取芯鉆桿及接頭強度較低，不能使用打吊錘的方法處理卡夾埋鉆，否則極易出現鉆桿或接手脫扣事故，增加事故處理難度。

（4）鉆頭、擴孔器的選用。針對不同巖石完整性挑選和配置鉆頭、擴孔器。完整巖石鉆進時，選擇高胎體階梯型金剛石鉆頭和超耐磨型燒結擴孔器。出現堅硬打滑地層時，換成低硬度的鋸齒狀金剛石，能保證少提鉆、多進尺、保孔徑的效果；破碎、漏失嚴重的地層，采用了高硬度、高胎體耐磨性圓弧形鉆頭和多層聚晶強耐磨性的擴孔器，減少了提鉆次數，保證了回次進尺長度，提高了鉆進效率。

6　結語

遼陽縣劉家崴子礦區的多孔施工實踐證明，粉末狀綠泥石層的施工，難度最大。雖然如此，只要我們減少回次進尺，降低鉆壓及轉速，減少沖洗液量保取芯；在相應孔段護住孔壁，堅持到穩住?108mm套管。在孔深10～140多米孔段，在下入?108mm套管后，也可下入?89mm套管，形成雙層套管，全孔施工就有了保障。

［1］鄭思光，劉繼東.內蒙古曹四夭鉬礦復雜地層深孔施工技術［J］.探礦工程（巖土鉆掘工程），2013，40（5）：17-22.

［2］劉廣志.金剛石鉆探手冊［M］.北京：地質出版社，1991.

［3］石立明.復雜地層巖芯鉆探綜合治理技術［J］.探礦工程（巖土鉆掘工程），2008，35（2）：12-14.

［4］王達，何遠信，等.地質鉆探手冊［M］.長沙：中南大學出版社，2013.

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A

1004-5716（2016）07-0076-02

2016-04-22

2016-05-16

宋良（1962-），男（漢族），遼寧鐵嶺人，高級工程師，現從事探礦專業及巖土工程專業教學與實習實訓工作。