針對礦區(qū)花崗巖鉆探技術的具體工藝分析

史建國

【摘要】科技的進步，促進人們對自然需求的增多。自然界有著豐富的地質資源，在我們對自然界進行探索的過程中，對地質的探索是沒有辦法回避的一個問題。礦區(qū)鉆探過程當中遇到花崗巖的情況是比較常見，因為地層條件比較復雜，鉆探的難度比較大，目前常用的技術手段是繩索取芯鉆進技術，本文就針對礦區(qū)花崗巖鉆探技術的具體工藝展開探討。

【關鍵詞】礦區(qū);花崗巖;鉆探;繩索取芯;工藝

引言

一些礦物結構的強度指標一直是專業(yè)領域的熱門話題，許多學者多對此進行了探討，其中有些學者提出了一些非常具有啟發(fā)性的看法。如Hoek對泥沙巖的研究，我們便可以從他的一些研究成果中找到新的研究方向，并且在這個方向上做出自己的一些成就或者說一些能夠解決實踐問題的科技成果。這位學者對泥砂巖地質強度的一系列探索研究，能夠為我們探索礦物結構以及鉆探的花崗巖的地質強度提供一系列可以參照的數據，在此基礎上，我們經過野外和室內的工作過程中，重新建立了一個礦物結構與鉆探花崗石的強度指標圖。在這個過程中，我們發(fā)現了兩個優(yōu)點所在，第一，將礦物結構等等一些數據進行量化。第二，在對巖心進行描述時，我們不再采用辨識度比較低的素描了，轉而適用照片來表示，這一措施能夠很清晰地表現出我們所需要分析的部分，從而使分析得出的數據更為準確。

1花崗巖性質

花崗巖的物理滲透性幾乎可以忽略不計，在0.2%～4%之間，具有高強度的耐熱穩(wěn)定性，不會因外界溫度改變而變化，抗腐蝕性很強，肖氏硬度大于HS70，主要化合物包括二氧化硅，三氧化二鋁，氧化鈣，氧化鎂，三氧化二鐵等。硬度為摩氏硬度在6左右，密度在2.63～2.75g/cm3之間，壓縮強度在100～300MPa，抗彎曲強度在10～30MPa之間。在地層當中花崗巖常常以巖基、巖株、巖塊等形式存在，受區(qū)域大地構造控制，一般規(guī)模較大。

2花崗巖地質強度指標的研究

花崗巖地質強度指標的取值圖基于泥砂巖地質強度指標的取值圖，加上野外花崗巖的分布和野外花崗巖礦物的特征，以及結構面特征參數、巖體結構參數和巖石礦物結構參數來進行一個可以只針對花崗巖的地質強度指標取值圖?；◢弾r的地質強度指標取值圖需要巖石結構、節(jié)理條件以及巖體結構才能構成，而完整巖芯的長度可以確定巖體的結構，節(jié)理粗糙度、節(jié)理充填、節(jié)理風化程度可以確定節(jié)理條件，礦物成分、顆粒大小、顆粒相互關系可以確定巖石結構。完整巖芯長度地質強度指標的測量方法為對比巖芯的中心面與巖芯上斷面、巖芯下斷面之間的距離，它是指以鉆探為基本工程可以獨立進行測量巖芯長度，并保證巖芯的完整性。地質強度指標可以為鉆探顯示地下水地質環(huán)境、地下節(jié)理、地下斷層、風化情況、節(jié)理組數、節(jié)理間距以及節(jié)理走向等。地質強度指標與鉆探巖芯之間的關系為，當巖芯的大小或者鉆桿面積的大小數值一定時，完整巖芯長度地質強度指標等于控制巖塊體積，所以地質強度指標的研究也就是巖塊體積的研究;當巖體結構呈現整體狀時，地質強度指標需要大于100cm，巖芯結構表面為粗糙、新鮮，且?guī)r芯是非常好的鑲嵌狀，所以花崗巖的斜長石、云母、鉀長石、巖塊、節(jié)理表現為沒有高嶺土化、暗色礦石都光澤較好、表面亮度與新鮮度好、斷面光澤度與新鮮度好、沒有節(jié)理;當巖體結構呈現塊體狀時，地質強度指標在30～100cm之間，巖芯、巖體、巖芯鑲嵌、云母、長石、石英表現為長柱狀、未擾動、鑲嵌好、露出云母、不風化、表面新鮮;當巖體結構呈現層狀時，地質強度指標在10～30cm之間，巖芯表現為棱角狀巖塊、不連續(xù)面為3～4組以及受到小部分擾動，并且斜長石和云母顯示為高嶺土化、風化;當巖體結構呈現碎裂狀時，地質強度指標在3～10cm之間，巖芯表現棱角狀巖塊，且表面是由多組不連續(xù)互切形成的，都經歷過斷層活動或者皺曲活動，斜長石和云母已經有風化;當巖體結構呈現散體狀時，地質強度指標在1～3cm之間，巖塊顯示為相互鑲嵌，并在鑲嵌作用下出現混合狀和結構破碎;當巖體結構呈現剪切破碎狀時，巖體結構以破碎，完整巖芯基本不會出現了，斜長石、云母、采芯率表現出明顯的高嶺土、完全風化和效率極低，所以節(jié)理的切割使得巖體呈現同性。巖石結構是指礦物顆粒的相互關系、大小、自行程度、晶體形態(tài)、礦物相互關系以及結晶程度所形成的巖石的參數，花崗巖在工程上受礦物之間的相互關系、成份以及顆粒大小的影響。巖石是由礦物組成，且礦物必須具有一定的結構，當花崗巖中的礦物成分主要為長石類、石英類、似長石類，則呈現淺色，當花崗巖中的礦物成分主要為角閃石類、橄欖石類、黑云母類以及輝石類，則呈現暗色。

3繩索取芯鉆進技術

繩索取芯鉆進技術是一種采礦當中比較先進的巖芯鉆探工藝，這種工藝采用大直徑鉆桿，并且在鉆具當中設置有取芯管，鉆進過程當中，巖芯緩慢地被取芯管收取，當回次進尺完成，取芯管當中裝滿巖芯，帶繩索的打撈器將取芯管取出，提取巖芯，然后將取芯管再次放入到孔底繼續(xù)鉆進。這種工藝技術在鉆復雜地層方面有著其他取芯技術無可比擬的優(yōu)勢，應用非常的廣泛。繩索取芯升降次數少，純鉆進時間多，鉆進效率高，相比傳統的取芯技術，繩索取芯鉆進時間提高了45%左右，并且因為鉆桿與孔壁間隙均勻一致，可以方便地排除巖粉，改善孔內的條件，也正是因為這種特點，方便鉆穿復雜的地層。同時因為繩索取芯器使用的是單動裝置，可以比較好地保持巖芯的原狀，從而提高巖芯采取率。

4花崗巖GSI研究

根據以往的一些巖石種類的地質強度指標圖進行研究可以發(fā)現很多的問題。我們在其中取泥砂巖的地質強度指標圖進行比較，可以發(fā)現它的地質強度指標圖與一般的地質強度指標圖相比，有著非常大的優(yōu)越性，這些圖的信息更為詳細以及更加具有實用性。但是泥沙巖最提出的優(yōu)勢是，它在研究的過程中，將泥沙巖的土體結構等等其他的特征，納入考慮范圍之內，這就會使得出的地質強度指標更具有信服力。在整個分析過程中，我們對泥沙巖進行不同的分層分析，最后再從整體的框架入手，這樣的研究方法是具有優(yōu)越性的。但是由于分層會帶來個人的看法，因此當不同的人在對這一問題進行研究時，可能會得出不一樣的答案。為了完善這一研究方法，筆者提出了自己的一些意見，在本文中便是以花崗巖為例。從完整巖心長度等角度對地質強度指標進行研究。

5結束語

對于礦區(qū)花崗巖的鉆探技術，繩索取芯是比較成熟而且具有一定優(yōu)勢的技術方法，在具體的鉆探過程當中，工藝的選定關鍵還是要看地質條件，并根據地質條件來對比地質取芯鉆探規(guī)程的可鉆性分級表，確定合理的工藝流程和參數，保證鉆探順利。

參考文獻

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