涌水孔繩索取心鉆探施工技術(shù)在鎢（鉬）礦中的應(yīng)用

郭如倫，馮 航

（西藏地勘局第六地質(zhì)大隊(duì)，西藏 拉薩 850000）

根據(jù)相關(guān)研究資料表明，大部分鎢（鉬）礦地層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且上部地層硬度偏高，主要呈現(xiàn)硬脆碎、裂隙特征，導(dǎo)致鎢（鉬）礦鉆探勘查工作具有較大難度，傳統(tǒng)的鉆探施工技術(shù)無法滿足鎢（鉬）礦鉆探需求，所以此次提出涌水孔繩索取心鉆探施工技術(shù)在鎢（鉬）礦中的應(yīng)用，將涌水孔繩索取心鉆探施工技術(shù)應(yīng)用到鎢（鉬）礦地質(zhì)鉆探勘查工作中，以西藏左貢縣拉榮礦區(qū)鎢（鉬）礦為例，西藏左貢縣拉榮礦區(qū)鎢（鉬）礦位于西藏自治區(qū)東南部，昌都市境東南部?？偯娣e11726km2。該礦區(qū)區(qū)域構(gòu)造變形主要表現(xiàn)為地殼運(yùn)動(dòng)（巖石圈構(gòu)造）引起的各種地質(zhì)構(gòu)造現(xiàn)象，主要為褶皺和斷裂，區(qū)域主要有沙龍牛場向斜、然度海背斜及熱都-松普背斜三個(gè)褶皺帶。區(qū)域斷裂較發(fā)育，從西至東分別有F2、F3、F4、F5，其中與區(qū)域成礦關(guān)系密切的斷裂為拉榮斷層，該斷層兩邊多處發(fā)育與主斷層相交的次級斷層，并在斷層交匯處往往見有礦（化）或礦（化）體，如拉榮鎢鉬礦點(diǎn)、然渡海銅礦點(diǎn)。區(qū)域內(nèi)變質(zhì)作用較發(fā)育，變質(zhì)巖石分布廣泛，除新生界、侏羅系、白堊系及部分三疊系外，其余地層均有不同程度的變質(zhì)。變質(zhì)作用類型有區(qū)域變質(zhì)作用，動(dòng)力變質(zhì)作用，接觸變質(zhì)作用及混合巖化作用等，其中，以區(qū)域變質(zhì)作用最為發(fā)育，形成的巖石最為廣泛。由于該礦區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，對區(qū)域地質(zhì)勘查工作具有較大難度，為此利用涌水孔繩索取心鉆探施工技術(shù)完成礦區(qū)勘查工作，為鎢（鉬）礦地質(zhì)勘查和開采工作提供理論依據(jù)。

1 涌水孔繩索取心鉆探施工技術(shù)在鎢（鉬）礦中的應(yīng)用

1.1 鉆探主要設(shè)備的選擇

設(shè)備的選用主要考慮到要經(jīng)濟(jì)合理，又要滿足生產(chǎn)需求，要求取心的巖層，全孔平均采取率一般不得低于90%；礦化帶、重要標(biāo)志層以及礦層與頂板交界處以上和礦層與底板交界處以下各3m～5m范圍內(nèi)的巖層，平均采取率一般不得低于95%。根據(jù)礦區(qū)具體地質(zhì)特征，以及涌水孔繩索取心鉆探施工技術(shù)施工要求，合理選擇鉆探設(shè)備，涌水孔繩索取心鉆探施工技術(shù)鉆探主要設(shè)備投入如下表所示。

表1 涌水孔繩索取心鉆探施工技術(shù)主要設(shè)備投入

1.2 鉆進(jìn)施工

圖1 鉆孔結(jié)構(gòu)及套管程序

該項(xiàng)目地勢坡度較陡，伴隨少量草皮，表層多為松散礫石，道路及場地的修建難度較大。為了減少施工用地，保護(hù)環(huán)境，修理道路平場時(shí)盡可能的在保證鉆探正常施工前提下，減少施工用地，但是設(shè)備的安裝擺放要按照《標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)臺建設(shè)》中的要求進(jìn)行，達(dá)到安全，整潔[1]。涌水孔繩索取心鉆探施工技術(shù)需要嚴(yán)格依照《地質(zhì)巖心鉆探規(guī)程》DZ/T 0227-2010、《地質(zhì)勘探安全規(guī)程》AQ2004-2005、《巖心鉆探安全操作規(guī)程》以及《地質(zhì)巖心鉆探操作技術(shù)規(guī)程》。該項(xiàng)目地層較為復(fù)雜，巖石硬脆，軟硬不均，掉塊現(xiàn)象較為嚴(yán)重[2]。為了保證施工順利安全進(jìn)行，提高生產(chǎn)效率，在鉆孔結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上，先將上部覆蓋層、松散破碎地層和裂隙發(fā)育的漏失地層用套管隔開，再采用小口徑鉆具鉆進(jìn)的方法施工。鉆孔一般采用PW口徑開孔，PQ、HQ口徑盡可能的多打，HQ口徑直接施工至設(shè)計(jì)孔深，若HQ口徑不能施工至設(shè)計(jì)孔深時(shí)，采用NQ口徑鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)孔深。采用多層套管主要是減少掉塊地層的掉塊現(xiàn)象，保證下一口徑正常順利施工,下圖為鉆孔結(jié)構(gòu)及套管程序。

在礦區(qū)所施工的三個(gè)鉆孔中，主要會(huì)遇到石英片巖、花崗閃長巖、二長花崗巖、石英砂巖、礫巖、灰?guī)r及其復(fù)雜地層，如強(qiáng)風(fēng)化地層、含砂層、凝灰?guī)r縮徑層、破碎掉塊地層等。巖石可鉆性等級主要在硬—堅(jiān)硬之間，可鉆性級別在8級～10級，巖石研磨性主要在弱研磨性-中等研磨性之間[3]。根據(jù)實(shí)際施工情況，在鉆進(jìn)至硬巖時(shí)，選用12/14級鉆頭比15/16級鉆頭使用壽命高，但是12/14級鉆頭極易出現(xiàn)不出刃、打滑現(xiàn)象，鉆進(jìn)效率要低得多。使用15/16級鉆頭在掃孔過程中極易磨損鉆頭，造成鉆頭使用壽命變短，更換鉆頭的輔助時(shí)間增多，孔內(nèi)鉆桿脫扣跑管等事故隱患增多，影響了施工進(jìn)度。根據(jù)設(shè)備能力和地層情況采用合理的鉆壓、轉(zhuǎn)速、泵量，以取得最佳的鉆進(jìn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。采用合理的鉆進(jìn)參數(shù)主要是提高巖心采取，防止鉆孔彎曲，提高鉆進(jìn)效率，增強(qiáng)鉆頭使用壽命等，具體鉆進(jìn)參數(shù)如下表所示。

表2 金剛石繩索取心鉆進(jìn)參數(shù)表

由于礦區(qū)地層存在軟硬不均、破碎帶、含砂層、縮徑層等復(fù)雜地層，鉆進(jìn)參數(shù)采用不合理容易造成鉆孔的傾角偏差，達(dá)不到質(zhì)量指標(biāo)。對于這類地層采取以下措施控制鉆孔的彎曲。①鉆機(jī)安裝在結(jié)實(shí)的地基上，避免鉆進(jìn)前期鉆機(jī)沉降造成的鉆孔彎曲。②鉆機(jī)安裝傾角、方位角一定要準(zhǔn)確，開孔鉆進(jìn)控制在軸心位置。③在遇到此類復(fù)雜地層時(shí)，轉(zhuǎn)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。④在接觸孔底時(shí)，將鉆壓及轉(zhuǎn)速控制在較小的范圍，進(jìn)尺1cm～2cm后，再提高轉(zhuǎn)速及鉆壓到合適的范圍。⑤在規(guī)定的孔段及時(shí)測斜，發(fā)現(xiàn)鉆孔有偏差的及時(shí)進(jìn)行鉆孔導(dǎo)正。

1.3 沖洗液的使用與堵漏

該礦區(qū)地層較為復(fù)雜，0m～10m為風(fēng)化礫巖；下部地層變化快，主要表現(xiàn)為硬、碎，伴隨著多層含砂層、少量縮徑層、掉塊現(xiàn)象等復(fù)雜情況，且該項(xiàng)目為全漏失地層。沖洗液的選用上遵循經(jīng)濟(jì)合理的原則，在能夠保證鉆孔安全正常的情況下，沖洗液配方盡可能的減少材料用量，起到節(jié)約成本的目的。利用涌水孔繩索取心鉆探施工技術(shù)在對礦區(qū)風(fēng)化破碎層中鉆進(jìn)時(shí)，沖洗液性能主要考慮維護(hù)孔壁穩(wěn)定，提高巖心采取，攜帶巖粉等作用。項(xiàng)目實(shí)際應(yīng)用配方如下：①±12.5kg+中粘纖維素3kg+植物膠6kg+聚丙烯酰胺0.1kg；②±12.5kg+中粘纖維素3kg+磺化瀝青12.5kg。利用涌水孔繩索取心鉆探施工技術(shù)在對礦區(qū)較破碎地層進(jìn)行鉆進(jìn)時(shí)，沖洗液性能主要考慮護(hù)壁，提高巖心采取，加強(qiáng)潤滑減阻，減少巖心堵塞，提高單回次鉆進(jìn)深度。采用低固相沖洗液，實(shí)際應(yīng)用配方如下：8kg+中粘纖維素4kg+聚丙烯酰胺0.2kg。利用涌水孔繩索取心鉆探施工技術(shù)在對礦區(qū)較完整地層進(jìn)行鉆進(jìn)時(shí)，直接用聚丙烯酰胺0.2kg或超級無固相材料進(jìn)行鉆進(jìn)。

當(dāng)在鉆進(jìn)過程匯總出現(xiàn)漏失現(xiàn)象，主要采用了以下方法進(jìn)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?jīng)_洗液中進(jìn)行隨鉆堵漏。②對于大裂隙漏失的，用803堵漏劑+纖維素+適量鈉土+（100g）聚丙烯酰胺+馬糞攪拌成黏糊狀，直接倒入孔內(nèi)，用高粘度沖洗液將之壓入孔底，再來回快速掃孔，使其擠壓到裂隙中達(dá)到堵漏的效果。③若上述堵漏無效的話，還可用進(jìn)口堵漏劑AusPlug+803堵漏劑+纖維素進(jìn)行堵漏，預(yù)先將進(jìn)口堵漏劑用清水浸泡30s～60s，倒入孔內(nèi)，再倒入803堵漏劑，用高粘度沖洗液壓下，掃孔將堵漏材料壓入裂隙中。④堵漏過后待堵漏材料進(jìn)入裂隙上部20m～30m時(shí)應(yīng)停機(jī)一段時(shí)間，待堵漏材料通過漏失部位沉淀達(dá)到一定強(qiáng)度后再掃通孔眼，開始不能直接采用高鉆速掃孔，避免擾動(dòng)未完全穩(wěn)定的堵漏材料，影響堵漏效果。⑤項(xiàng)目地層漏失層位較多，采用多種方法堵漏效果不佳，最后直接采用頂漏鉆進(jìn)，從孔口倒入無固相材料或浸泡過后的膨潤土+纖維素+聚丙烯進(jìn)行鉆桿的潤滑、孔壁的維護(hù)，減少孔內(nèi)掉塊現(xiàn)象，保證鉆孔的順利施工。

1.4 封孔

當(dāng)所有鉆取工作完成之后，需要進(jìn)行封孔，封孔前必須準(zhǔn)確掌握封閉孔段孔深及隔離塞（架橋）的位置，正確選用有一定強(qiáng)度的架橋材料，并將其固定牢靠。使用沖洗液鉆進(jìn)的鉆孔，根據(jù)情況自下而上用清水清洗封閉段孔壁的泥皮。水泥漿必須攪拌均勻，水灰比應(yīng)小于50%。根據(jù)實(shí)際情況分別采用泵送、導(dǎo)管注入和注送器注入水泥漿的方法，水泥漿出口距隔離位置的距離應(yīng)小于0.50m。注漿過程不能中斷，封閉長度在5m以內(nèi)不得提動(dòng)鉆具，水泥漿灌注完畢，要準(zhǔn)確掌握替漿的清水用量，不得過多或過少。最后用套管護(hù)壁的鉆孔先封好套管下部各封閉段后再起拔套管，以此實(shí)現(xiàn)涌水孔繩索取心鉆探施工技術(shù)在鎢（鉬）礦中的應(yīng)用。

2 結(jié)語

通過研究涌水孔繩索取心鉆探施工技術(shù)在鎢（鉬）礦中的應(yīng)用，得出涌水孔繩索取心鉆探施工技術(shù)能夠在復(fù)雜地層中取得更好的鉆探施工效果?？紤]到鉆孔涌水的情況十分復(fù)雜，因此，有理由加大對涌水孔繩索取心鉆探技術(shù)的研究應(yīng)用。綜上所述，本文建議結(jié)合施工現(xiàn)場的實(shí)際情況，利用涌水孔繩索取心鉆探技術(shù)將鉆探工作細(xì)致化，致力于實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量鉆探。