復合燒結(jié)孕表鑲金剛石鉆頭在"打滑"地層中的應用

■王炳勝

（安徽省銅陵市八一二地質(zhì)隊 安徽銅陵 244008）

復合燒結(jié)孕表鑲金剛石鉆頭在"打滑"地層中的應用

■王炳勝

（安徽省銅陵市八一二地質(zhì)隊 安徽銅陵 244008）

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

我國的金剛石鉆進技術開始于上個世紀60年代，對于地質(zhì)條件良好，硬度不大的巖石，使用一般的金剛石鉆進技術就可以有效的解決[1]，但是對于一些比較完整，比較堅硬的巖土，使用普通的金剛石鉆進技術不僅效率低下，而且還會存在“打滑”，對于這種情況就需要使用復合燒結(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于復合燒結(jié)孕表鑲金剛石鉆頭在 “打滑”地層中的應用問題。

1 施工地層分析

復合燒結(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，單軸抗壓強度也較高，研磨性比較差，使用其他鉆進技術會出現(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，就會造成巖石的研磨性較弱，在使用金剛鉆頭鉆進過程中，鉆頭的胎體很難磨損，金剛石不能出刃實現(xiàn)巖石的鉆進。

2 施工設備的選擇

對于“打滑”地層，由于其硬度高、結(jié)構致密、強度大等特點，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，如果不能適應將會造成金剛石鉆頭在鉆進過程中出現(xiàn)脫落、崩刃等。所以在解決“打滑”地層鉆進過程中工作效率問題的時候，除了考慮鉆頭的一些特殊性之外，在施工設備的選擇上一般選擇一些常規(guī)的施工設備就可以滿足要求，主要的設備有HXY-5、HXY-6的千米鉆機，配套水泵是BW-250型水泵。相應的電機為50KW、70kw。

3 施工狀況以及復合燒結(jié)孕表鑲金剛石鉆頭的具體應用

南陵姚家?guī)X金鉛鋅礦的ZK3708、ZK3709、ZK3710號孔，設計孔深分別為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技術，但是鉆進到120m的時候，地質(zhì)情況發(fā)生了改變，出現(xiàn)了堅硬的花崗巖，顆粒比較均勻，強度較高，使用金剛石繩索取心鉆進技術效果不明顯，進度比較緩慢，有時候一整天只能鉆進0.5-1m，大部分時間沒有效果，在更換成其他金剛鉆頭之后，依舊不能正常的進行鉆進，對于提出來的鉆頭，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度，但是該軟胎體鉆頭在鉆進過程中，磨損的比較嚴重，往往在鉆進了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間，也增加了鉆頭成本。這種情況下，對于鉆進工作只能停留下來，尋找新的鉆進方法。

通過我們對巖石的特性分析，我們發(fā)現(xiàn)該巖石主要為花崗巖，顆粒比較均勻，我們對其特性做了實驗，發(fā)現(xiàn)該巖石壓入硬度達到了5100MPa-5400MPa，單軸抗壓強達到了170MPa-190MPa，同時研磨性較差，也就是說金剛鉆在鉆進過程中會出現(xiàn)“打滑”，所以才使得鉆進效率低下，分析了這些技術因素之后，我們覺得對于“打滑”地層的施工需要了解金剛石對于巖石的破碎原理，以及在鉆進過程中的客觀因素。通過不斷地分析，提出了復合燒結(jié)孕表鑲金剛石鉆頭的想法，根據(jù)這個想法，再將復合燒結(jié)孕表鑲金剛石鉆頭研的胎體形狀進行改變，主要是二梯形，此外還有二三環(huán)形。水口數(shù)目達到了6-8個，在具體設計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，這種技術方法在后面的ZK3710、ZK3711鉆進過程中，效果顯著，這種復合燒結(jié)孕表鑲金剛石鉆頭在使用過程中，每一個鉆頭的使用壽命也比較長。減少了在施工過程中花費在更換金剛鉆頭上的時間，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之后，在南陵縣桂鎮(zhèn)鉛鋅銅礦的鉆進過程中，又遇到了這種“打滑”的地層，ZK6201設計深度為800m，在使用普通的金剛石鉆進到350m的時候，鉆進速度比較緩慢，嚴重的影響到施工工期，更換了多個金剛鉆頭之后，鉆進效率依然是沒有任何改觀，這個時候我們對地層情況進行分析，發(fā)現(xiàn)地質(zhì)情況發(fā)生了改變，出現(xiàn)了堅硬的花崗巖，顆粒比較均勻，強度較高，這個時候我們想到了在桃花山遇到的問題，我們就決定使用復合燒結(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，鉆進速度有了保證，整個鉆進工程比較順利，還提前完成了鉆進任務。

4 關于金剛鉆在“打滑”地層中應用的幾點體會

通過以上的施工，對于金剛鉆在“打滑”地層中的應用有以下幾點體會：

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

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

（3）對于“打滑”地層的施工，需要在現(xiàn)有設備的基礎上不斷改進和創(chuàng)新，才能實現(xiàn)鉆進技術的長遠發(fā)展。

（4）鉆進設備的研發(fā)制造需要結(jié)合實際的工程情況進行，同時要加強施工單位和研發(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)常會遇到一些硬度高、結(jié)構致密、強度大的地層，在使用常規(guī)的一些鉆進設備施工時，常常不能保證施工的效率，而且還會增加施工過程中的成本費用，通過對復合燒結(jié)孕表鑲金剛石鉆頭在實際工程中的應用，效果顯著，對于“打滑”地層的鉆進，我們需要不斷地研究和創(chuàng)新才能使得鉆進技術在實際的施工過程中發(fā)揮到更大的作用。

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

[2].關于打滑地層金剛石鉆進的若干問題 [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, 2012(12).

P624[文獻碼]B

1000-405X（2015）-10-347-1