深部找礦鉆探地層的特點以及鉆探技術分析

陳志剛

河北省地礦局第三地質大隊 河北 張家口 075000

1、深部找礦鉆探地層的主要特點

1.1 鉆遇地層的種類較多

在礦產工業的相關施工過程中，深部找礦鉆探與淺部的鉆探相比較，需要在淺部鉆探的基礎上，更深一步進行礦采工作，施工的程度更深。因此，所遇到的地層種類較多，往往會涉及到更多古老的地質與地層。古老地質年代所形成的地層。

1.2 地層結構較為復雜

深部找礦往往會在受到地質構造所影響的地區來進行，由于地質構造控礦的影響，礦層附近的地質類型相比較復雜，而地層一般會經過了多次的構造運動，出現地層斷裂、破碎帶發育等，大多數為不穩定的地層，同時，還會出現各種由于漏失地層，以及地層存在弱研磨性打滑等情況。

1.3 地層大多數為硬巖

從整體的地層結構來看，一般情況下上層部分為新近系等相關松散類地層，而下層部分為基巖地層。深部找礦鉆探與淺部相比較而言，在進行同樣類型的松散類地層與淺層基巖時，下部分會繼續鉆進，多數情況下為硬巖。

2、深部找礦鉆探技術的特點

2.1 鉆孔結構相對復雜

由于深部找礦施工在鉆遇工作時，所涉及到的地層種類相對較多，且地層結構也更復雜，因此，一般情況下會采用多級孔徑的設計，在開孔以及上部孔徑的直徑會隨之加大，造成對地層側面壓力增加，對于比較松散易破碎的地層來講，孔壁的安全穩定性會降低，不穩定的巖石則會直接向孔內坍塌。因此，在施工時，必須要減少孔徑的級數，盡最大程度來縮小鉆孔直徑。

2.2 鉆探施工效率低

硬巖在進行鉆探工作時，由于地質結構復雜、地層裂縫發育、出現巖石破碎和坍塌等原因的影響，硬巖的鉆進工作非常困難，特別是當巖石堅硬破碎可鉆性達到9級以上時，結構緊密，且地層具有弱研磨性的打滑，為鉆進工作增加了更多難度。此外，不僅鉆探施工的工作效率低下，且鉆頭的使用壽命較短，回次進尺也較短，為深孔鉆探工作帶了更高程度的困難，從而大大降級了鉆探施工的效率。

2.3 防斜治斜工作困難

由于受到地質結構的影響，礦采區域的地層大多數傾斜角度較大，特別是地層較硬，且軟硬互層數目多，出現有巖石不均勻、片理層理發育的影響，為深孔鉆探防斜工作帶來了一定的困難。就當前實鉆的發展與所取得的經驗而言，硬巖鉆進，以及地層自身的因素是造成孔斜的主要原因。對于深孔鉆探工作來講，最需要注重的是要因地制宜，從根本上來改進施工設計與施工技術，充分掌握礦區孔斜的規律，從而采用定向鉆探，使得治斜措施得以完善，以此避免由于斜度造成更嚴重的經濟損失。

3、針對深部找礦鉆探技術的相關影響因素

3.1 鉆孔的深淺程度

鉆孔的深淺程度是會影響到鉆探施工的重要因素，在一定程度上決定了鉆探工作施工的難度。在當前工業技術發展的水平下，鉆探施工進行的深度是有限的，由于鉆孔的深度增加，施工的難度也會隨之增加。就鉆探工作施工自身的難易程度而言，存在著兩個方面的含義。首先是鉆探施工能夠順利得到實施，其次是鉆探施工在開展時由于難度較大，在施工過程中會遇到各種類型的困難。在一般情況下，鉆孔程度深，巖石自身的可鉆性較差，會導致鉆進工作效率降低，大大降低了鉆探工作的施工效率。

3.2 巖石自身所具備的力學性質

與鉆探所相關的巖石力學性質包括有巖石自身的強度與硬度，以及所具備的塑性與研磨性等，這些性質共同決定了巖石的可鉆性與施工程度。巖石所具有的硬度是巖石自身固有的特性，是由巖石的成分與結構所決定的，它能夠充分反映出巖石對于阻力的抗壓能力與反抗性能。巖石的硬度與其研磨性都是能夠對巖石施工可鉆性產生重要影響的因素。因此，為了能夠更加對深部找礦鉆探的影響因素展開深入的分析，需要將巖石的硬度與其研磨性作為其中的影響因素來進行分析。

3.3 巖石的破碎程度

由于會受到地質結構或地質運動產生的擠壓作用，造成巖石自身的結構被破壞，隨之產生裂縫或空間位移的情況，內部因為所受力不夠均衡，成為了力學不穩定的地層。若此類地層被鉆探施工時鉆穿后，會直接破壞到地層原本所保持的平衡狀態。此外，在外界其他力的作用下，孔壁也會出現坍塌的情況，從而影響到深部鉆探工作的進行。在深部找礦鉆探施工過程中，往往會出現地質的斷裂與破碎，這就是硬脆碎的地層。

3.4 巖石的水敏性

巖石的水敏性是指在一些情況下，有些巖石由于受到地下水的侵入，巖石自身會產生水解或水化的現象，造成孔壁的巖層出現松散或溶脹等情況。這種類型的地層具有遇水發生松散。出現剝落和溶脹的特點，一般被稱為是水敏性的地層。在鉆探施工時遇到此類地層，若所采用的沖洗液性能達不到標準要求，將會直接造成鉆孔的直徑縮小、孔壁出現剝落等現象，更嚴重則會造成孔內事故，從而影響到鉆探工作的進行，甚至還會造成鉆孔報廢的現象。

3.5 地層的漏失程度

漏失地層也是在進行鉆探施工時經常會遇到的地層類型。在進行礦采施工時，沖洗液會進入孔內，沿著地層中存在的空隙，會直接流失在地層中來，造成沖洗液不能夠返回至地表。漏失地層主要包括有孔隙類、裂隙類以及洞穴類這三種主要類型。從漏失的情況來看，也存在漏失程度的區別，對于輕微程度的漏失地層而言，一般情況下會通過不斷調整并優化沖洗液，采取一定的堵漏措施來有效減少沖洗液漏失情況；而對于漏失現象較為嚴重的地層，若堵漏工作失敗后，沖洗液將不再能夠繼續保持循環狀態，造成對地層壓力均衡的破壞，從而造成孔壁無法進行正常的鉆進工作。

3.6 地層傾角現象

地層的傾角程度與鉆探的施工也是非常重要的，特別是地層自身的層狀較為明顯，且軟硬互層的情況下，順層與頂層方面的力學性質也存在著明顯的不同。當地層的傾斜角度較大時，實施鉆進工作時，會出現各向異性，容易造成孔斜的情況。

4、結語

在當前發展情況下，深部找礦鉆探工作還未有統一且明確的標準劃分，深部與淺部，深孔與淺孔還只是相對的度量概念。隨著社會的進步以及人們認知水平的提高，對于找礦鉆探工作的技術水平必須要得到進一步的提高。