?72mm×6mm繩索取芯鉆桿的應(yīng)用

董勁松，陳志剛，彭萬利，熊　偉，許京明

（1.河北省地礦局地質(zhì)調(diào)查院，河北石家莊050081；2.河北省地礦局第三地質(zhì)大隊(duì)，河北 張家口075000）

?72mm×6mm繩索取芯鉆桿的應(yīng)用

董勁松1，陳志剛2，彭萬利2，熊偉2，許京明2

（1.河北省地礦局地質(zhì)調(diào)查院，河北石家莊050081；2.河北省地礦局第三地質(zhì)大隊(duì)，河北 張家口075000）

河北省地礦局第三地質(zhì)大隊(duì)自2012年開始使用?72mm×6mm繩索取芯鉆桿施工礦產(chǎn)勘查鉆孔，取得了較好的業(yè)績(jī)。介紹了鉆桿的主要參數(shù)、配套使用的設(shè)備和工具、鉆進(jìn)工藝及取得的成果。

繩索取芯鉆桿；鉆進(jìn)工藝；鉆探工作量；鉆探技術(shù)指標(biāo)

1　概述

河北省地礦局第三地質(zhì)大隊(duì)在2012年以前的幾年內(nèi)進(jìn)行繩索取芯鉆探施工主要使用?71mm×5mm繩索取芯鉆桿，在漏失地層內(nèi)鉆進(jìn)時(shí)，由于地層水位較低或無地下水位，鉆具回轉(zhuǎn)阻力較大，經(jīng)常發(fā)生鉆桿折斷事故，而一些無經(jīng)驗(yàn)的操作者卻不知鉆桿已被折斷，會(huì)下入打撈器打撈內(nèi)管總成，此時(shí)打撈器很容易被卡在孔內(nèi)，簡(jiǎn)單事故變?yōu)閺?fù)雜事故，增加了孔內(nèi)事故的處理難度，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)產(chǎn)生報(bào)廢工作量。為減少鉆桿折斷事故的發(fā)生，該隊(duì)在2012年施工前購置了唐山金石超硬材料有限公司生產(chǎn)的?72mm×6mm繩索取芯鉆桿，代替?71mm×5mm繩索取芯鉆桿，作為鉆探施工主要使用鉆桿。自2012年4月初至2015年10月底，連續(xù)4個(gè)施工年度一直使用此規(guī)格鉆桿，取得了較好的使用效果，僅在2015年懷安縣朱家洼礦區(qū)施工時(shí)因鉆孔超徑而發(fā)生了一次鉆桿折斷事故。至2015年10月底，此批次鉆桿因其外壁磨損嚴(yán)重已被定為報(bào)廢鉆桿，今后不再使用。從2016年開始使用新購置的?72mm× 6mm繩索取芯鉆桿。

2　鉆桿的主要參數(shù)

鉆桿外徑：72mm；內(nèi)徑：60mm；接頭外徑：74mm；內(nèi)徑：60mm；接頭絲扣部位長(zhǎng)度：50mm；鉆桿桿體材質(zhì)：45MMoB或R780，接頭材質(zhì)：45MMoB；鉆桿能承受的最大扭矩：8000N·m，鉆桿能承受的最大拉力：450kN。

3　配套使用的設(shè)備和工具

機(jī)具配套按所施工的鉆孔深度及使用的鉆機(jī)形成了3種方式：其一，XY-4型鉆機(jī)（連云港黃海機(jī)械股份有限公司生產(chǎn)）、AG-13型鉆塔（張家口中地探礦工程機(jī)械有限公司生產(chǎn)，額定承載力150kN，最大承載力200kN）、BW-250型泥漿泵、100kW柴油發(fā)電機(jī)組、繩索取芯絞車、5kW桿式排污泵（用于攪拌泥漿）、?50mm主動(dòng)鉆桿、JS75型繩索取芯鉆具（唐山金石超硬材料有限公司生產(chǎn)）；其二，在上述機(jī)具基礎(chǔ)上增加?53mm×4.5mm繩索取芯鉆桿和JS56型繩索取芯鉆具（唐山金石超硬材料有限公司生產(chǎn)）；其三，HXY-6B型鉆機(jī)、SG-23型鉆塔、BW-250型泥漿泵、150kW柴油發(fā)電機(jī)組、繩索取芯絞車、5kW桿式排污泵、?59mm外六方主動(dòng)鉆桿、JS75型繩索取芯鉆具。

4　鉆進(jìn)工藝

在連續(xù)4個(gè)施工年度內(nèi)，有2個(gè)機(jī)臺(tái)一直使用?72mm×6mm繩索取芯鉆桿，先后在赤城縣下窩鋪鉛鋅多金屬礦區(qū)、赤城縣曾家溝鐵礦區(qū)、康?？h田家營礦區(qū)、赤城縣陳家窯鐵礦區(qū)、崇禮縣草場(chǎng)溝礦區(qū)、懷安縣朱家洼金礦區(qū)、張北縣蔡家營鉛鋅礦區(qū)進(jìn)行鉆探施工。

4.1鉆孔結(jié)構(gòu)

由終孔孔徑和終孔孔深要求、地層條件和使用鉆機(jī)的鉆進(jìn)能力確定鉆孔結(jié)構(gòu)。施工過的鉆孔結(jié)構(gòu)有3種形式，鉆孔換徑層次較多為?113mm+?93mm+?76mm，下入的套管層次分別為?108mm+?89mm，個(gè)別鉆孔為?133mm+?113mm+?93mm+?76mm，下入的套管為?127mm+?108mm+?89mm；當(dāng)使用XY-4型鉆機(jī)鉆孔深度超過700m且鉆進(jìn)到適當(dāng)?shù)膶游缓螅瑢?72mm×6mm繩索取芯鉆桿作為套管下入孔內(nèi)，換徑?56mm。

4.2沖洗液

沖洗液有冷卻鉆頭、攜帶巖粉、潤滑鉆具、保護(hù)孔壁等功能，我們根據(jù)地層條件選配不同的沖洗液來保障安全、高效地進(jìn)行鉆進(jìn)。覆蓋層內(nèi)鉆進(jìn)時(shí)使用普通泥漿，漏失時(shí)使用粘土球堵漏；不漏失完整的巖層內(nèi)鉆進(jìn)時(shí)使用由清水和皂化油配制的乳化液；漏失巖層內(nèi)鉆進(jìn)時(shí)使用由清水和聚丙烯酰胺配制的無固相沖洗液，多使用鋸末堵漏；易坍塌的斷層破碎帶內(nèi)鉆進(jìn)時(shí)使用由清水、聚丙烯酰胺和腐植酸鉀配制的無固相沖洗液。

4.3鉆頭

所鉆進(jìn)巖石的可鉆性多為7～9級(jí)，使用的繩索取芯金剛石鉆頭胎體硬度為HRc25～30、金剛石粒度為35～45目、金剛石濃度為100%～110%，鉆頭底唇面為兩環(huán)槽形。

4.4鉆進(jìn)方法

（1）覆蓋層內(nèi)采用單管復(fù)合片鉆進(jìn)，鉆具組合為主動(dòng)鉆桿+?72mm×6mm繩索取芯鉆桿+?127mm或?108mm巖芯管+?133mm或?113mm單管復(fù)合片鉆頭。

（2）鉆過覆蓋層、未見完整基巖前，采用單管金剛石鉆進(jìn)，鉆具組合為主動(dòng)鉆桿+?72mm×6mm繩索取芯鉆桿+?89mm巖芯管+?93mm單管金剛石鉆頭。

（3）見完整基巖后，采用繩索取芯金剛石鉆進(jìn)，鉆具組合為主動(dòng)鉆桿+?72mm×6mm繩索取芯鉆桿+ JS75型繩索取芯鉆具+?76mm繩索取芯金剛石鉆頭。

（4）再換徑進(jìn)行鉆進(jìn)，鉆具組合為主動(dòng)鉆桿+ ?53mm×4.5mm繩索取芯鉆桿+JS56型繩索取芯鉆具+?56mm繩索取芯金剛石鉆頭。

5　生產(chǎn)管理

建立了大隊(duì)、工程處、機(jī)臺(tái)三級(jí)管理體制，鉆探生產(chǎn)一線工人及鉆探生產(chǎn)管理人員的收入跟其所完成的鉆探工作量和結(jié)余掛鉤，盡可能實(shí)現(xiàn)高效率、低成本的目標(biāo)。每個(gè)機(jī)臺(tái)配備1名機(jī)長(zhǎng)、1名材料員、3名班長(zhǎng)、9名鉆工、1名炊事員。三班連續(xù)作業(yè)，倒班形式為反倒班。

6　完成的工作量

自2012年4月初至2015年10月底，使用?72mm× 6mm繩索取芯鉆桿完成的鉆探工作量見表1。

表1　完成的鉆探工作量

7　取得的技術(shù)指標(biāo)

2014年在赤城縣下窩鋪礦區(qū)2個(gè)機(jī)臺(tái)共施工8個(gè)鉆孔，鉆孔所遇巖層的巖性主要為二長(zhǎng)斑巖和石英二長(zhǎng)斑巖，在ZK68-1孔和ZK56-1孔鉆進(jìn)時(shí)多次進(jìn)行堵漏。2015年在張北縣蔡家營礦區(qū)一個(gè)機(jī)臺(tái)施工5個(gè)鉆孔，鉆孔所遇巖層的巖性主要為變粒巖。取得的若干鉆探技術(shù)指標(biāo)見表2。

8　結(jié)論與建議

（1）?72mm×6mm繩索取芯鉆桿與HXY-6B型鉆機(jī)配套使用，最大鉆深已達(dá)1204m，證明其可代替?71mm×5mm兩端鐓粗型繩索取芯鉆桿而應(yīng)用于深孔鉆進(jìn)。

（2）?72mm×6mm繩索取芯鉆桿的剛度大于?71mm×5mm繩索取芯鉆桿的剛度，在鉆進(jìn)時(shí)使用?72mm×6mm繩索取芯鉆桿有利于減輕鉆孔的彎曲。

表2　取得的鉆探技術(shù)指標(biāo)

（3）?72mm×6mm繩索取芯鉆桿內(nèi)徑最小處為60mm，可配用內(nèi)徑為49mm的鉆頭；?71mm×5mm兩端鐓粗型繩索取芯鉆桿內(nèi)徑最小處為60mm，可配用內(nèi)徑為46mm的鉆頭；

在鉆進(jìn)參數(shù)、鉆頭外徑及其他條件相同的情況下使用前者時(shí)的鉆速要大于后者。

（4）?72mm×6mm繩索取芯鉆桿的質(zhì)量大于?71mm×5mm兩端鐓粗型繩索取芯鉆桿的，鉆進(jìn)相同深度的鉆孔，使用前者時(shí)鉆機(jī)的負(fù)荷大于使用后者時(shí)的負(fù)荷。因此建議將前者的鉆桿接頭外表面鍍鉻，以減輕鉆桿回轉(zhuǎn)時(shí)的阻力，同時(shí)增大鉆桿接頭的使用壽命，減小提鉆擰卸鉆桿時(shí)施加于鉆桿上的扭矩，減輕對(duì)鉆桿的損傷。

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B

1004-5716(2016)11-0109-03

2015-12-25

2016-05-31

董勁松（1977-），男（漢族），河北遷西人，工程師，現(xiàn)從事鉆探工程管理工作。