黃金洞金礦鉆孔彎曲規(guī)律研究與防治措施

許立志，陳曉峰，王 強(qiáng)，馮 衛(wèi)

（湖南省核工業(yè)地質(zhì)局三一一大隊，湖南 岳陽 414100）

黃金洞金礦鉆孔彎曲規(guī)律研究與防治措施

許立志，陳曉峰，王 強(qiáng)，馮 衛(wèi)

（湖南省核工業(yè)地質(zhì)局三一一大隊，湖南 岳陽 414100）

文章分析黃金洞金礦礦區(qū)的鉆孔彎曲情況及原因，總結(jié)該礦區(qū)的鉆孔彎曲規(guī)律及特點，介紹該礦區(qū)采用大口徑鉆進(jìn)和其它防斜措施相結(jié)合的綜合防治方法取得的效果，并對其機(jī)理進(jìn)行了探討。

鉆孔彎曲；鉆孔彎曲；規(guī)律；防治

1 礦區(qū)地質(zhì)

區(qū)內(nèi)巖性為粉砂質(zhì)板巖、綠泥石絹云母板巖、變質(zhì)長石石英砂巖、變質(zhì)凝灰質(zhì)粉砂巖、變質(zhì)細(xì)砂巖、絹云母板巖等。礦物粒度一般在0.01～0.6mm之間，屬中研磨性和弱研磨性地層，可鉆性8級，石英脈高達(dá)11級。各層之間軟硬變化較大，但層內(nèi)變化小。地層傾向近北北東、北北西，巖層傾角50°～70°。該礦區(qū)勘探間距80m，勘探線方位為0°，鉆孔設(shè)計為90°直孔，按照《地質(zhì)巖心鉆探規(guī)程》（DZ/T0227-2010）規(guī)定在直孔施工中每100m頂角偏斜不超過2°。

2 鉆孔彎曲規(guī)律及原因

2.1 鉆孔彎曲規(guī)律

通過對礦區(qū)楊山莊、泥灣、深坳里、鳳形窩等區(qū)域施工鉆孔彎曲情況統(tǒng)計，各施工區(qū)域鉆孔彎曲的程度有一定差異，但鉆孔的彎曲規(guī)律都是“頂層進(jìn)”，朝著西南方向200°左右偏斜。

2.2 鉆孔彎曲原因分析

（1）地層及構(gòu)造因素。黃金洞金礦區(qū)地層產(chǎn)狀較陡，變化較大，巖層傾角50°～60°。粉砂質(zhì)板巖、綠泥石絹云母板巖、變質(zhì)長石石英砂巖、變質(zhì)凝灰質(zhì)粉砂巖、變質(zhì)細(xì)砂巖、絹云母板巖各層之間軟硬變化較大，巖層構(gòu)造、層理、節(jié)理比較發(fā)育，軟硬互層變化頻繁，是造成鉆孔彎曲的主要原因。

（2）工藝技術(shù)因素。鉆孔彎曲受如下因素影響：①設(shè)備安裝質(zhì)量是機(jī)臺容易忽視的問題，往往因鉆機(jī)機(jī)坪不平或填土過多、鉆機(jī)安裝不平整、天車，立軸，孔口不在一條直線，造成鉆孔開孔彎曲；②鉆孔口徑級數(shù)越多，換徑次數(shù)越多孔斜概率就越大。另外換徑時不使用帶導(dǎo)正的鉆具或使用的導(dǎo)正鉆具與變徑鉆進(jìn)鉆具不同心都容易造成鉆孔孔斜；③鉆壓、轉(zhuǎn)速選擇不合理，以及沖洗液潤滑效果差，孔底巖粉排不干凈，地層破碎時出現(xiàn)掉塊，若操作不當(dāng)則容易導(dǎo)致孔斜。鉆進(jìn)時盲目追求進(jìn)尺，鉆壓過大是導(dǎo)致鉆孔彎曲的主要原因；④該礦區(qū)鉆孔上部采用小口徑鉆具鉆進(jìn)容易導(dǎo)致鉆孔彎曲。礦區(qū)ZK1604孔￠110mm口徑開孔鉆進(jìn)至20m，換徑S95繩索取心金剛石鉆進(jìn)至60.5m，換S75繩索取心金剛石鉆進(jìn)，100m偏斜3.10°，200m偏斜5.99°。ZK11002孔￠110mm開孔鉆進(jìn)16m，換徑S95繩索取心金剛石鉆進(jìn)至27m，換S75繩索取心金剛石鉆進(jìn)，100m偏斜2.02°，200m偏斜14.10°。

3 鉆孔彎曲的防治

3.1 鉆孔彎曲防治措施

工作中要做好一系列措施防治鉆孔彎曲，具體有：①嚴(yán)把開孔驗收關(guān)。做到“一平，一條線”即鉆機(jī)安裝平穩(wěn)，天車、立軸、孔口一條線；②開孔采用金剛石鉆進(jìn)，參數(shù)選用低鉆壓較高轉(zhuǎn)速；盡量簡化鉆孔結(jié)構(gòu)，減少換徑次數(shù)，換徑時必須帶導(dǎo)正；③嚴(yán)格控制鉆進(jìn)工藝參數(shù)：鉆壓8-9KN，轉(zhuǎn)數(shù)600～1100r/min，泵量60～80L/min。泥漿參數(shù)：粘度19～20s，密度1.2g/cm3，慮失量15mL/ min，pH值7～8，泥餅厚度0.5mm；④采用初級定向和大口徑繩索取心鉆進(jìn)。

3.2 鉆孔彎曲防治效果

（1）采用初級定向鉆進(jìn)。ZK2002，ZK1202兩孔，根據(jù)所掌握的鉆孔偏斜規(guī)律，采取反向壓角度的初級定向方法鉆進(jìn)，鉆孔彎曲規(guī)律是往西南方向偏斜，均采用往北東方向壓角度1.5°，采用￠110mm電鍍金剛石鉆頭開孔，分別鉆進(jìn)至12m和9m，換徑S95mm繩索取心金剛石分別鉆進(jìn)至35m和30m，換S75繩索取心金剛石鉆進(jìn)至終孔，鉆孔彎曲情況見表1。

表1 采用反向壓角度方法施工測斜數(shù)據(jù)

（2）采用S95繩索取心鉆進(jìn)。ZK1604，ZK2402兩孔，采用￠130mm鉆具按設(shè)計傾角開孔，分別鉆進(jìn)至45m和31m，換徑￠110mm鉆具鉆進(jìn)分別至153m和122m，換S95繩索取心金剛石鉆進(jìn)至終孔，鉆孔彎曲情況見表2。

表2 采用S95繩索取心鉆具施工測斜數(shù)據(jù)

3.3 防治效果分析

從表1、表2可看出：①采用初級定向鉆進(jìn)施工沒有達(dá)到預(yù)期目的，開始鉆孔軌跡順著所壓角度方向北東方向偏斜，基本在60m左右又開始往東南方向偏斜，最后方位將保持在西南方向，如果繼續(xù)鉆進(jìn)，到達(dá)一定孔深后斷鉆桿事故頻繁，該方法在該礦區(qū)不理想；②采用S95大口徑繩鉆鉆具鉆進(jìn)，取得了較好的防斜效果，提高了鉆孔合格率，試驗的兩個鉆孔均達(dá)到設(shè)計要求；提高了鉆進(jìn)效率，之前礦區(qū)鉆進(jìn)的最高鉆月效率為270m/月，采用S95大口徑繩鉆鉆具鉆進(jìn)后鉆月效率提高到470m/月。采用S95大口徑繩鉆鉆具鉆進(jìn)，降低了糾斜所帶來的高成本投入，加快了施工進(jìn)度，同時也降低了工人勞動強(qiáng)度。

采用大口徑鉆具鉆進(jìn)方法防斜，實踐證明是可行性，能取得較好的防斜效果，其主要原因在于：①鉆具的剛性增強(qiáng)，S95繩鉆鉆具比S75繩鉆鉆具的剛性強(qiáng)，鉆進(jìn)過程中鉆具不容易彎曲，達(dá)到防斜效果；②S95繩鉆鉆進(jìn)工藝參數(shù)較S75繩鉆鉆進(jìn)平穩(wěn)合理，鉆進(jìn)過程中可以防止鉆孔彎曲。

4 結(jié)束語

針對黃金洞金礦的強(qiáng)造斜地層，由于鉆孔彎曲強(qiáng)度大，采用初級定向鉆進(jìn)，很難達(dá)到預(yù)期目的。采用大口徑鉆進(jìn)和其它防斜措施相結(jié)合的綜合防治方法，經(jīng)過實踐證明效果明顯，降低了因鉆孔彎曲糾斜或事故所帶來的高成本投入和風(fēng)險，同時還提高鉆進(jìn)效率、降低了工人勞動強(qiáng)度。

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[2]周勁輝,鄢泰寧,屠厚澤.識別所鉆地層的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法應(yīng)用[J].地球科學(xué),2000,(6):642-646.

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A

2096-2789（2016）11-0115-02