西藏尼木縣白容崗講銅鉬礦鉆探工程施工交流

向文斌

（四川華鋒鉆探工程有限責任公司，四川 成都 610000）

1 工程介紹

1.1 礦區地質簡介

崗講銅礦區包括崗講、白容2 個銅礦點，近年來，通過地表地質測量和鉆探巖芯觀測研究，認為崗講銅礦區是以崗講銅礦床為中心的斑巖型銅礦，在相鄰分布的礦床(點)中，崗講銅礦床受剝蝕程度相對較淺，礦體保存較好，區域成礦背景礦區位于岡底斯斑巖銅礦帶東段尼木礦集區，屬雅魯藏布江縫合帶北側岡底斯火山—巖漿弧EW 構造帶與念青唐古拉NE-近SN 向構造帶的交匯部位，區內及周邊已發現廳宮、沖江、崗講、白容大型—超大型銅礦床和夏慶、渡布曲、絨崗蒙等礦點。地層巖石主體由安山質弧火山巖和白堊紀—新近紀花崗巖基構成，弧火山巖屬安山巖—英安巖—流紋巖系列，為一套中酸性的鈣堿性火山巖。主要侵入巖為燕山晚期(130Ma～73Ma)的花崗巖基，喜山期(60Ma～20Ma)中酸性小巖體星羅棋布，并有同源次火山脈巖相伴產出。

1.2 工程要求

（1）工程地點：西藏尼木縣麻江鄉白容礦區。

（2）工作量：鉆孔3個共2951.00m。

（3）鉆孔設計見表1。

表1 鉆孔設計

（4）終孔孔徑不小于?75mm，巖礦芯采取、鉆孔彎曲等6項鉆探質量嚴格按照巖芯鉆探規程執行。

1.3 鉆探施工難度大

（1）地質因素：地層破碎、裂隙發育，掉塊、漏失嚴重，繩鉆易堵芯，鉆桿磨損大，裂隙水銹破裂明顯(見巖芯圖1、圖2）。

圖1 上部巖芯

圖2 下部巖芯

（2）其他因素：早晚有下雪現象，夏季氣溫3℃～-3℃左右、海拔高、山體常年為凍土，場地修建難度大，機臺鉆機距離遠搬遷難度大。見圖3、圖4。

圖3 現場施工圖

圖4 道路修建圖

2 鉆進工藝

2.1 設備配置及其參數（見表2、表3、表4）

表2 鉆機的性能參數

表4 其它設備的性能參數

2.2 鉆孔結構

地層較復雜，為了保證施工順利施工，提高效率，在鉆孔結構的設計上，主要遵循在鉆機的工作能力范圍內大口徑鉆具盡量多鉆進原則，能將上部覆蓋層、松散破碎地層和裂隙發育的漏失地層隔開。采用多級口徑鉆進的方法施鉆，PW 開孔至20m 左右座管，換PQ鉆進到140m左右座管將松散破碎段隔開，換HQ口徑施工到500m 左右座管，換成NQ 口徑然后鉆進至終孔。

2.3 鉆進方法和鉆進參數

鉆進方法：金剛石繩索取芯回轉鉆進為主，合金跟管為輔。

鉆頭的選擇：該礦區的地層主要為二長花崗巖和石英斑巖等，巖石硬，可鉆性級別為7～8級；研磨性弱，研磨指標在5～20mg，極易造成鉆頭不出刃。

鉆進參數：根據設備能力和地層情況采用合理的鉆壓、轉速、泵量，以取得最佳的鉆進效率和經濟效益。金剛石繩索取芯鉆進參數見表5。

表5 金剛石繩索取芯鉆進參數

2.4 沖洗液的配置

沖洗液的選用上遵循經濟合理的原則，在能夠保證鉆孔安全正常的情況下，沖洗液配方盡可能地減少材料用量。

（1）風化破碎層中鉆進，沖洗液性能主要考慮維護孔壁穩定，提高巖芯采取、攜帶巖粉等作用。礦區實際應用配方：3%膨潤土+0.8%純堿+0.2%～0.5%羧甲基纖維素+0.5%～1%植物膠+0.03%聚丙烯酰胺PHP(800萬分子)。泥漿性能參數：粘度25～30s、比重1.05～1.08g/cm3、失水量12～15mL。

（2）較破碎地層，沖洗液性能主要考慮護壁，提高巖芯采取質量，加強潤滑減阻，減少巖芯堵塞，提高單回次鉆進米數。采用低固相沖洗液，應用配方：1.5%～3%膨潤土+0.2%～0.5%羧甲基纖維素鈉+0.03%聚丙烯酰胺PHP(800萬分子)，泥漿性能參數：粘度20～25s、比重1.02～1.05g/cm3、失水量15～20mL。

（3）較完整地層，沖洗液性能主要考慮潤滑減阻，攜帶巖粉等作用，采用無固相沖洗液，應用配方：0.2%～0.5%羧甲基纖維素鈉+0.03%聚丙烯酰胺酰胺PHP(800萬分子)。泥漿性能參數：粘度20～25，比重1.02～1.03g/cm3、全失水。

3 關鍵鉆孔技術

3.1 護壁堵漏

該礦區在鉆進過程中漏失現象，采用了以下方法進行堵漏：

（1）對于小裂隙漏失的孔段，用801 堵漏劑和適量鈉土添加到沖洗液中進行隨鉆堵漏。

（2）對于大裂隙漏失的，用803 堵漏劑+高粘纖維素+適量鈉土+（100g）聚丙烯酰胺+馬糞攪拌成粘糊狀，直接倒入孔內，用稠泥漿將之壓入孔底，使其擠壓到裂隙中達到堵漏的效果。

（3）若上述堵漏無效的話，還可用進口堵漏劑Aus-Plug+803 堵漏劑+高粘纖維素進行堵漏，預先將進口堵漏劑用清水浸泡30～60s，倒入孔內，再倒入803堵漏劑，用稠泥漿壓下，掃孔將堵漏材料壓入裂隙中。

（4）堵漏過后待堵漏材料進入裂隙上部20～30m時應停機一段時間，待堵漏材料通過漏失部位沉淀達到一定強度后再掃通孔眼，開始低速低壓掃孔，避免擾動未完全穩定的堵漏材料，影響堵漏效果。

3.2 掉塊事故處理及其預防

3.2.1 掉塊的處理及預防

此礦區中，鉆孔BZK010上部破碎層出現了較嚴重的掉塊現象，影響工程進度。對于掉塊現象處理方法及預防措施如下。

處理方法：

（1）提高鉆井液的性能，加大其護壁效果。

（2）提鉆避讓，有探頭石掉塊現象時，經過處理不能很好地解決問題的，將鉆具提離掉塊孔段，進行避讓，讓探頭石落入孔底。

（3）來回提拉掃孔，在掉塊的孔段來回提拉掃孔，將孔壁上松散容易掉的巖石掃落，使孔壁保持干凈。

（4）在容易掉塊的孔段，控制鉆進時轉速及鉆壓，減少對孔壁的擾動。

（5）選用優質沖洗液，提高沖洗液的護壁堵漏效果。

預防措施：

（1）所下的PW、PQ 套管將上部松散的礫石層、風化層隔開，避免鉆具鉆桿的擾動造成上部掉塊。

（2）在鉆進破碎層時，轉速及鉆壓不宜過高，過高容易造成鉆桿在孔內震動大，對孔壁的擾動較強，從而造成掉塊。

（3）及時監測沖洗液性能，保持沖洗液性能的穩定性。

（4）鉆至復雜地層時沖洗液選擇要適宜。

（5）出現掉塊后，應及時處理，不能放任不管，容易誘發更大的事故發生。

3.2.2 鉆桿脫扣跑鉆事故的處理

由于鉆桿絲扣處整體磨損較嚴重，在施工BZKOO6 鉆孔的起下鉆過程中出現了多次脫扣跑鉆事故。處理過程如下。

（1）出現脫扣跑管事故后，先將上部鉆桿升起，計算脫扣位置及井內事故頭的位置，判斷井內鉆桿情況，更換下部絲扣不好的鉆桿，用撈矛進行撈取。

（2）在撈矛快要接近事故頭時，進行井內鉆桿稱重，以便在撈取到井內鉆桿后進行重量比較，判斷撈取的大概數量。

（3）將撈矛緩慢地接觸事故頭，綜合撈矛長度，查看機上余尺的變化，判斷撈矛是否進入事故鉆桿內，以及判斷井內事故鉆桿是否錯位。

（4）用管鉗人工反轉上部鉆桿2 圈，使撈矛卡瓦進入卡緊狀態，緩慢提升，時刻注意扭矩表的變化，扭矩在原來的基礎上增加，說明撈矛已經撈到井內事故鉆桿并卡緊，通過比較判斷撈取的大概數量。

（5）在提升過程中，嚴禁快速旋轉鉆桿，嚴禁猛提猛放，防止撈矛或下部撈起鉆桿脫扣形成二次跑管。

（6）經過多次撈取，將井內鉆桿及鉆具全部提升，有幾根鉆桿扣與扣之間形成岔口。

（7）如果事故頭變形，撈矛不能進入事故鉆桿中，還必須進行事故頭的消磨，再進行撈取。

事故的預防措施如下：

（1）在鉆進破碎地層時，縮短回次進尺，若遇異常，立即提鉆檢查。

（2）檢查鉆桿，絲扣不好的及時更換，嚴禁將絲扣不好的鉆桿降至井內。

（3）嚴格遵守《巖心鉆探安全操作規程》，嚴禁強拉強放。

（4）起下鉆平穩，遇卡以下放為主，嚴禁強起硬拔。

（5）鉆具在裸眼孔段，一般靜停不超過5min。

（6）鉆桿在降下過程中絲扣必須緊牢。

（7）加強日常泥漿的維護與管理。

4 鉆探質量及經濟效果

4.1 鉆孔質量

4.1.1 巖芯采取率

鉆探生產中巖芯采取率是衡量鉆探質量的一個重要指標。3 個鉆孔合計進尺2951m，巖芯采取率達到99.8%。提高巖礦芯的采取率主要注意以下幾個方面。

（1）對于表土層、松軟風化層、凍土層等地層采用減小泵量、鉆壓及鉆速，減少沖洗液對巖芯的沖刷，防止巖芯被攪碎及重復破碎。

（2）對于破碎層，沖洗液性能主要解決護壁問題，減少破碎掉塊造成的鉆具震動或多次提鉆對巖芯的重復破碎。

（3）采用合適的鉆頭級配，減少回次鉆進時間，也就減少了巖礦芯在巖芯管內的自磨時間。

（4）不同地層采用不同的沖洗液配方，保證降低沖洗液成本的同時，使沖洗液達到護壁、保芯的作用。

4.1.2 鉆孔彎曲度的控制

由于該礦區地層復雜，一旦鉆進參數不合理易造成鉆孔的傾斜偏差，達不質量指標。對于這類地層采取以下措施控制鉆孔的彎曲。

（1）鉆機安裝在結實的地基上，避免鉆進前期鉆機沉降造成的鉆孔彎曲。

鉆機安裝傾角、方位角校正一定要準確，開孔鉆進控制在軸心位置。

（2）轉速及鉆壓要適中，不宜過大，在軟硬不均的地層中，鉆壓過大最易引起鉆孔的彎曲。

（3）在接觸孔底時，將鉆壓及轉速控制在較小的范圍，進尺1～2cm 以后，再提高轉速及鉆壓到合適的范圍。

（4）在規定的孔段及時測斜，發現鉆孔有偏差的及時進行鉆孔導正。

4.1.3 簡易水文觀測

嚴格按設計要求，及時觀測水位記錄于班報表中。

4.1.4 校正孔深

丈量鉆具嚴格按照規程要求，每隔50m進行校正。

4.1.5 封孔

按照規程要求及甲方測井結果做封孔設計，最后做好井口指示標記。

4.2 經濟效果

與前期的鉆探施工比較，鉆探成本增加有三個因素。

（1）油料消耗增加，因素是地層硬，回次進尺時間長，動力頭轉速較高，發動機轉速相對較大。

（2）鉆頭消耗超標，前期準備工作不足，鉆頭是按照以往施工經驗進行計劃，但是地層變化明顯，出現不匹配，使用壽命短，消耗快，鉆頭平均壽命在30m左右。為選取合理的鉆頭，提高鉆進效率，嘗試使用不同廠家的鉆頭，造成鉆頭超標，鉆頭平均進尺在50m左右。

（3）由于地方的特殊性，物資的匱乏性，物價偏高，給整個施工成本增加費用。

雖然整個礦區施工條件難度大，挖機修筑道路艱巨，周期長，費用高，但從整體宏觀來看，臺月效率達到983.7m，巖芯采取率達到99.8%，鉆孔均為優質孔，結果較為理想。

5 施工安全、環保、健康管理

5.1 施工現場安全環保技術措施

5.1.1 加強現場安全生產管理工作

對礦區全員進行安全生產“三級教育”，教育培訓合格后，方可上崗。根據礦區勘查區域的實際情況及時總結更新各類危險源，制定落實防范措施確保員工的健康和安全。

5.1.2 強化施工現場安全隱患排查治理工作

（1）每周一定期召開安全生產例會，通過例會的模式溝通發現施工中的不安全因素，并及時安排人員進行處理。

（2）礦區員工在組織設備搬遷和平時工作中必須嚴禁“三違”（違章指揮，違章操作，違反勞動紀律），杜絕事故發生。

5.1.3 加強搞好車輛安全工作

車輛必須每天檢查，定時保養，確保車輛安全，在復雜天氣、路段，堅決杜絕冒險行駛。

5.1.4 加大安全生產保障制度的投入

為確保礦區安全生產，資金和人力物力要落實到位，滿足法律、法規、規章、國家標準和行業標準規定的安全生產條件的需要，預防、減少生產安全事故和職業危害，結合實際情況，制定并完善安全生產投入保障制度。

5.1.5 加強安全生產應急管理工作

為進一步提升應急救援能力，礦區建立健全礦區安全生產應急管理機構，健全應急預案體系。定期開展預案演練，提高全員對突發事故的應急處置、自救互救能力

5.1.6 增加醫藥以及常用配件的供給

在礦區施工地應該準備足夠的感冒藥、高原藥、外傷處理藥物、急救包等，作為前提優質、快速解決一些小問題，機臺備用配件應該充足。

5.1.7 緊急情況程序

（1）確認并確保救助人員安全。

（2）用急救藥品進行急救（包括但不限于燒傷處理和人工呼吸）。

（3）若傷者所需急救已超出急救包的處理范圍，應及時與當地救援機構（組織）聯系。

（4）啟動應急救援預案。

5.2 文明環保施工措施

（1）尊重勘查區所在地的風俗傳統和宗教信仰，與當地居民和睦相處，妥善處理各項事宜，避免產生矛盾。

（2）礦區施工嚴格按照國家、行業以及業主的相關安全文明生產的各項規定、制度進行施工，落實安全設施、規范標志標牌。

（3）鉆探施工中應盡可能使用無毒環保型的泥漿材料和能夠進行生物分解的鉆進液或鉆孔潤滑劑，禁止使用有毒和強堿強酸鹽類物質。鉆進液要通過溝槽流入沉淀池或循環池內，禁止四處流散。更換泥漿須事先處理，以滲透形式進行過濾，要絕對禁止溢出水池流入草原或排入溪溝、河流、湖泊等水系中。施工中打撈出的沉淀物要集中堆放管理，禁止亂丟亂拋。

（4）盡可能地做到少占地，修路時盡量減少清理地表植被，如必須平整地面時，應將植被堆放在空地上，便于施工完成后進行植被的恢復工作。

（5）駐地及機臺設立專門的垃圾堆放處，將垃圾用編織袋裝好后用車子拉到尼木縣垃圾廠進行處理。

（6）嚴禁在草坪上挖取草藥，破壞草皮。嚴禁捕食礦區內的野生動物。

6 結論與建議

工藝上：地層破碎，施工難度大、風險高、勞動強度高，施工要合理選擇參數，以免卡鉆、埋鉆，同時對于破碎地層容易堵內管，不適采取強行加壓給進，或來回活動磨損巖芯給進，容易對巖芯管造成損傷，鉆頭內徑也會傷到響應的磨損內徑變大，對待事故以預防為主，處理為輔，地表多檢查。

物質配備上：根據地理的特殊性，交通不方便、高海拔、物資匱乏，物價過高，要做出合理的規劃，以免造成物資缺乏和物資過剩造成浪費。

安全上：是重中之重，要預防人員不必要的傷害，并且做好后勤安全工作，物資配備要齊全，安全宣傳要到位，應急預案隨時落實到位。

環保上：嚴格按照地方政府規定執行，草坪恢復，垃圾集中處理。