探討繩索取芯技術(shù)在巖土鉆探施工中的應(yīng)用問題及建議

胡傳宏

（山東省物化探勘查院，山東 濟(jì)南 250013）

在實(shí)際的巖土鉆探施工中，繩索取芯技術(shù)的應(yīng)用發(fā)揮著十分重要的作用。尤其是在超深孔鉆探施工中，繩索取芯技術(shù)的應(yīng)用表現(xiàn)出了明顯的經(jīng)濟(jì)性特點(diǎn)。并且，只要符合繩索取芯技術(shù)工藝的應(yīng)用范圍，孔深越深，其相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益就越有保證。但是，與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)繩索取芯鉆探技術(shù)的發(fā)展時(shí)間非常有限，繩索取芯鉆探的效率與使用壽命方面還有很大的進(jìn)步空間。只有對(duì)其進(jìn)行更加深入的研究和分析，才能夠充分發(fā)揮繩索取芯技術(shù)的應(yīng)用作用，提升巖土鉆探施工質(zhì)量。

1 繩索取芯技術(shù)在巖土鉆探施工中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

1.1 降低巖土鉆探施工成本

將繩索取芯技術(shù)應(yīng)用到巖土鉆探施工中，可以明顯降低巖土鉆探施工成本。例如，在實(shí)際的巖土鉆探施工過程中，繩索取芯技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了不提鉆取芯。即即便是巖心管已經(jīng)被巖心充滿，也可以不將鉆探提出地表，直接利用繩索裝置從鉆桿中提取出巖心管。這樣一來，提下鉆的次數(shù)明顯減少，技術(shù)人員的工作強(qiáng)度明顯降低，巖土鉆探施工成本也會(huì)明顯降低。繩索取芯技術(shù)的這一應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，在深孔鉆探施工中表現(xiàn)的最為明顯。

1.2 提高巖心采樣率

將繩索取芯技術(shù)應(yīng)用到巖土鉆探施工中，可以明顯提高巖心采樣率。因?yàn)樵趯?shí)際的繩索取芯技術(shù)應(yīng)用過程中，鉆具結(jié)構(gòu)處于“外管單動(dòng)、內(nèi)管靜止”狀態(tài)。即便是鉆頭不斷的鉆進(jìn)，外部沖洗液也不會(huì)對(duì)巖心產(chǎn)生沖刷，巖心采取質(zhì)量也可以得到保證。通過以往的工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，繩索取芯技術(shù)的應(yīng)用，可以將巖心采取率提高到95%以上。

1.3 降低了鉆孔內(nèi)部事故的發(fā)生幾率

將繩索取芯技術(shù)應(yīng)用到巖土鉆探施工中，都會(huì)配置一個(gè)數(shù)字視覺實(shí)時(shí)監(jiān)控裝置。這樣一來，就可以結(jié)合工況給出相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，并做出報(bào)警提示，確保技術(shù)人員可以結(jié)合這些數(shù)據(jù)信息了解鉆探過程中存在的故障問題，并進(jìn)行有效的處理與解決。另外，鉆桿外徑與孔壁之間的間隙非常小。而這，就為提高鉆探質(zhì)量與鉆探安全，降低鉆探事故發(fā)生提供了有利的保證。

2 繩索取芯技術(shù)在巖土鉆探施工中的應(yīng)用問題

繩索取芯技術(shù)在巖土鉆探施工中的應(yīng)用，主要存在著以下幾方面的問題。首先，針對(duì)4級(jí)--9級(jí)的巖層，繩索取芯技術(shù)的應(yīng)用可以獲得相對(duì)理想的鉆探效果，且鉆探效率與施工安全也可以得到有效的保證。而針對(duì)10級(jí)--12級(jí)的鑿巖施工，受到國(guó)內(nèi)鉆探施工技術(shù)水平的限制，暫不提倡使用繩索取芯技術(shù)。尤其是遇到巖層堅(jiān)硬的情況、如果強(qiáng)行使用繩索取芯技術(shù)，那么在巖層密度大、巖層顆粒細(xì)小等因素的影響下，就會(huì)出現(xiàn)鉆頭打滑、轉(zhuǎn)速減慢等情況，鉆探效率明顯降低、鉆探質(zhì)量明顯下降，繩索取芯技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)將得不到充分的發(fā)揮。在實(shí)際的巖土鉆探施工中，還必須要對(duì)鉆頭及鉆具組合質(zhì)量進(jìn)行控制，提升鉆孔過程的穩(wěn)定性與高效性。一旦鉆頭質(zhì)量出現(xiàn)問題，鉆進(jìn)過程中出現(xiàn)了鉆頭方面的故障，那么繩索取芯技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)也將難以發(fā)揮出來。最后，不同的巖土地質(zhì)條件，繩索取芯技術(shù)得以應(yīng)用效果也不同。在復(fù)雜巖土地層中，繩索取芯技術(shù)的應(yīng)用則存在著斷鉆桿、脫扣等問題。而這，輕則導(dǎo)致鉆孔報(bào)廢，造成鉆探棺材損失，重則延誤鉆探施工進(jìn)度，降低鉆探施工質(zhì)量。如何在復(fù)雜地層條件下將繩索取芯技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)發(fā)揮出來，保證鉆探施工進(jìn)度的順利推進(jìn)，是當(dāng)前技術(shù)人員需要亟待解決的問題[1]。

3 繩索取芯技術(shù)在巖土鉆探施工中的應(yīng)用建議

3.1 鉆進(jìn)參數(shù)

繩索取芯工藝的應(yīng)用，表現(xiàn)出了取芯不提鉆的特點(diǎn)，所以其應(yīng)用范圍極為廣泛。在實(shí)際的巖土鉆探施工中，巖層的物理性質(zhì)并不是一成不變的，所以技術(shù)人員一定要對(duì)自身的操作技能進(jìn)行嚴(yán)格的控制。一旦發(fā)現(xiàn)巖層性質(zhì)發(fā)生了變化，就要隨之調(diào)整鉆探工藝。

3.2 鉆壓

首先，在實(shí)際的鉆探過程中，如果是Ф96mm鉆頭鉆進(jìn)，那么需要將鉆進(jìn)壓力控制在900kg～1400kg之間。當(dāng)?shù)竭_(dá)該輪最后10cm的時(shí)候，要在原鉆壓的基礎(chǔ)上增加100kg～200kg左右。如果是Ф76mm鉆頭鉆進(jìn)，需要將鉆進(jìn)壓力控制在700kg～900kg之間，并結(jié)合實(shí)際情況做出相應(yīng)的調(diào)整。需要注意的是，如果技術(shù)人員沒有掌握好鉆探壓力，那么就可能出現(xiàn)進(jìn)尺慢、巖心堵塞、空磨鉆頭等問題，縮短鉆頭的使用壽命。其次，在取芯的時(shí)候，可以使鉆壓增加100kg～200kg，保持鉆探壓力的穩(wěn)定性。最后，在對(duì)巖心進(jìn)行切割的時(shí)候，要先停止鉆進(jìn)，并將鉆桿提起5cm左右，轉(zhuǎn)動(dòng)3圈或5圈，確保巖心被扭斷[2]。

3.3 轉(zhuǎn)速

在鉆探過程中，需要對(duì)地層情況進(jìn)行有效的分析，并以此為基礎(chǔ)對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制。只有保證轉(zhuǎn)速平穩(wěn)、時(shí)效性高，才能夠降低各種鉆探施工事故的發(fā)生幾率。

3.4 沖洗液泵量

在實(shí)際的鉆探施工中，巖層結(jié)構(gòu)有著非常明顯的差異，而這就對(duì)泥漿泵量的控制提出了更加苛刻的要求。如果遇到特殊巖層，巖石脆軟，容易破碎，容易被沖洗液沖刷掉，那么就要對(duì)泵量進(jìn)行嚴(yán)格的控制，避免因?yàn)楸昧窟^大而使巖芯被沖刷掉。另外，在取芯過程中，為了保證巖心的完整性，需要將泵量控制到52L/min。

3.5 注意事項(xiàng)

雖然繩索取芯技術(shù)在巖土鉆探施工中有著非常突出的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，但是其對(duì)于鉆頭的質(zhì)量要求比較高。所以，技術(shù)人員必須要對(duì)鉆頭質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的控制，并投入一定的成本采購(gòu)回高質(zhì)量的鉆頭。與此同時(shí)，還要加強(qiáng)設(shè)備的保養(yǎng)，對(duì)設(shè)備進(jìn)行定期的維護(hù)，確保繩索取芯技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)可以得到充分的發(fā)揮[3]。

4 繩索取芯技術(shù)在巖土鉆探施工中的應(yīng)用措施

4.1 下鉆操作

在下鉆操作的時(shí)候，技術(shù)人員需要對(duì)鉆機(jī)的操作技巧進(jìn)行熟練。正式開始下鉆之前，要對(duì)鉆具、鉆頭、卡簧以及鉆頭間隙等進(jìn)行嚴(yán)格的檢查。下鉆的時(shí)候，要注意穩(wěn)和慢。如果遇到卡頓，也不能猛墩強(qiáng)拉。如果下鉆過程中遇到阻礙，那么要慢轉(zhuǎn)掃孔。下鉆到與孔底相距0.5m的時(shí)候，就要沖孔，并慢轉(zhuǎn)掃空到底。

4.2 鉆進(jìn)

在鉆進(jìn)的過程中，每一個(gè)鉆進(jìn)回次都要安排一個(gè)技術(shù)人員。且技術(shù)人員要對(duì)轉(zhuǎn)速、孔口返漿問題、泵壓以及設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)等情況進(jìn)行認(rèn)真的觀察，及時(shí)排查鉆進(jìn)過程中的異常情況。同時(shí)，安排專門的工作人員負(fù)責(zé)管理沖洗液，專門對(duì)沖洗液的質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，負(fù)責(zé)沖洗液的保養(yǎng)工作。

4.3 復(fù)雜地層鉆進(jìn)

在復(fù)雜地層鉆進(jìn)的過程中，可以使用超徑鉆頭，使鉆桿與孔壁之間的環(huán)狀間隙增大；可以縮短地層卡簧底端與鉆頭之間的距離；可以對(duì)回次進(jìn)尺長(zhǎng)度進(jìn)行控制；并通過回灌的方式進(jìn)行提鉆。

5 結(jié)語

之所以繩索取芯技術(shù)會(huì)受到眾多鉆探施工技術(shù)人員的青睞，是因?yàn)槠湓趲r土鉆探施工中的應(yīng)用表現(xiàn)出了明顯的勞動(dòng)強(qiáng)度低、鉆進(jìn)效率高、鉆孔質(zhì)量有保證、設(shè)備材料消耗低等優(yōu)勢(shì)。但是，繩索取芯技術(shù)得以應(yīng)用，也暴露出了一下問題。

所以，我們要不斷地分析繩索取芯技術(shù)應(yīng)用中存在的問題，不斷的提升繩索取芯技術(shù)的應(yīng)用水平。只有這樣，才能將繩索取芯技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)充分的發(fā)揮出來，提升巖土鉆探施工質(zhì)量。