平江縣仁里礦區(qū)復雜地層鉆探技術研究

仁里偉晶巖型鈮鉭多金屬礦床，礦區(qū)位于湖南省平江縣，幕阜山復式花崗巖的西南緣，為典型的花崗偉晶巖脈型超大型鉭鈮礦床，作為我國少有的高品位偉晶巖型稀有金屬礦床，礦石質量優(yōu)，鈮鉭等稀有金屬資源量大,并含有鋰、鈹、銫等多種稀有元素，長石礦和云母礦資源巨大，具有巨大的綜合利用價值，是《湖南省358找礦突破戰(zhàn)略行動》的重點省級項目。

原文“偉大復興”重復兩次，譯者選renewal和rejuvenation，再用great修飾renewal，而rejuvenation這個詞本身已包含“偉大”之意，前面再加great則顯重復。

隨著戰(zhàn)略性新興產業(yè)的發(fā)展，鈮鉭資源成為重要的新興戰(zhàn)略性礦產資源，其需求呈現(xiàn)持續(xù)增長的態(tài)勢。為滿足國家對新興戰(zhàn)略性礦產資源的需求，將資源優(yōu)勢盡快轉化為經濟優(yōu)勢，加快該礦床的勘探速度很有必要。因地層復雜，鉆探施工是影響該礦區(qū)勘探速度的主要因素。

仁里礦區(qū)內出露地層主要為冷家溪群板巖，礦脈體為偉晶巖及少量石英脈，偉晶巖脈帶沿板巖的層間破碎充填

。斷裂構造發(fā)育，板巖與花崗偉晶巖互層且地層破碎，板巖礦物粒度一般在0.01mm～0.6mm之間，屬中研磨性和弱研磨性地層，巖石硬度級別7級，花崗偉晶巖巖石硬度級別可達10級，而石英脈高達11級，各層之間軟硬變化較大。夾層水敏性強，水敏性地層主要是充填夾層高嶺土化。巖層傾向較陡，為達到較好的地質勘探效果，鉆孔大部分設計為75°斜孔。

該礦區(qū)地層屬于強造斜地層且設計鉆孔大部分為75°斜孔，地層破碎、易吸水膨脹、堅硬打滑，鉆探過程中極易出現(xiàn)鉆孔偏斜、卡鉆、縮徑、垮孔，鉆進效率低等復雜問題，甚至造成鉆孔報廢，嚴重影響鉆孔質量，直接影響地質資料的準確性和礦區(qū)儲量的計算，達不到預期的地質目的，同時影響施工進度，增加人工勞動強度和鉆探施工成本。本文針對該礦區(qū)鉆探施工上述復雜問題，通過施工中正反兩方面經驗對比分析，針對上述問題開展技術研究，總結了一套適合在該地層施工的鉆探技術措施，以期對同類型地層施工具有借鑒作用。

原來老周也是一位詩人。我們就這樣熟悉了，周末也常常一同下鄉(xiāng)采風。有一次，我們在鄉(xiāng)下遇到了老馬。老馬炒了幾個菜，在露天的稻床上，我們興奮地喝起酒來。他們談論著稻草，談論著稻草中的詩意。老馬和老周談得十分投機，相見恨晚，竟把我晾在一邊。

1 鉆孔防斜

影響鉆孔偏斜是由于地層因素引起的，通過匯總分析前期施工的鉆孔偏斜數據，總結礦區(qū)鉆孔偏斜變化規(guī)律，采取了多種技術手段進行偏斜控制。

1.1 確保設備安裝質量

為確保鉆孔質量，開鉆前嚴格檢查，鉆機等設備安裝要穩(wěn)固可靠，避免因地基發(fā)生不均勻沉降而導致鉆機基座不穩(wěn)，保證天車、回轉器、孔口三點一線，將立軸調整到鉛垂位置并固定好。

1.2 優(yōu)化鉆孔結構

鉆進至破碎層位時，為降低成本，提高效率，根據地層復雜情況和鉆孔深度采用相應護壁措施。以施工ZK6702鉆孔為例，施工鉆機為XY-2鉆機，泥漿泵為BW-160，采用S75繩索取心鉆進工藝，終孔孔深260.3m，在鉆進過程中遇到3層不同的破碎帶。

隨著信息技術的發(fā)展和水利現(xiàn)代化建設要求，水利工程管理單位在工程控制上逐步采用以信息采集技術、網絡通信技術和自動控制技術為核心的水利工程自動監(jiān)控軟件系統(tǒng)，有利于促進工程管理科學化、規(guī)范化、精細化，提升了工程管理水平。良好的軟件系統(tǒng)用戶體驗設計是以用戶需求為導向，體現(xiàn)軟件系統(tǒng)易用性和交互性的關鍵點，本文結合望亭水利樞紐自動監(jiān)控系統(tǒng)設計及實施過程中用戶體驗設計方面的經驗和做法進行介紹和探討。

根據前期鉆孔失敗的經驗，通過分析研究發(fā)現(xiàn)，一是巖石存在各向異性，鉆頭在孔底克取巖石方向與鉆具軸線不一致。因鉆孔環(huán)狀間隙，鉆進中的偏斜力矩使鉆具傾斜，造成鉆孔彎曲。二是鉆孔穿過傾向較陡的軟硬互層時，因軟硬巖石抵抗破碎的能力不同，使孔底產生不均勻破碎，造成鉆速差，引起鉆孔頂角和方位角的變化。三是鉆孔在穿過地質構造復雜和破碎的地層時，也會發(fā)生頂角和方位角的變化。采用優(yōu)化鉆孔結構，利用鉆具的剛性，提高鉆具的抗彎曲能力，減小鉆具彎曲引起的鉆頭傾角和鉆頭傾角引起的橫向斜力

。設計開孔口徑為Φ130mm，穿過第四系覆蓋層后，下入Φ127mm套管，隨后換Φ110mm穿過風化層，采用Φ95mm繩索取心鉆具鉆進至終孔。在鉆進過程中應強化沖洗液潤滑減阻能力，盡量減小鉆具震動，采用高強度耐磨的繩索取心鉆桿接頭，要經常檢查鉆桿，磨損程度超標的鉆桿嚴禁使用

。

1.3 采用Φ75mm繩索取心雙扶正器鉆具

礦區(qū)斷裂構造發(fā)育，板巖與花崗偉晶巖互層且地層破碎，偉晶巖脈帶沿板巖的層間破碎充填，屬水敏性地層，其特征為水敏性，遇水膨脹，在鉆進中孔壁受鉆桿柱摩擦，起下鉆受阻

。鉆進過程中引起垮孔、卡鉆、縮徑等孔內事故。

以下為采用防斜措施后鉆孔偏斜情況。

因此，整個鉆探施工中，主要采用時效高、壽命長、質量好的鉆頭，盡可能延長鉆頭的工作時間，最大限度減少起下鉆的次數

。能滿足巖石切削破碎的能力，快速通過事故易發(fā)段，減少起下鉆帶來不必要的麻煩，在防止鉆孔偏斜鉆進中起到作用。

從上述表格數據可看出，該礦區(qū)采用S95鉆具鉆進防斜，相比Φ75mm繩索取心鉆具雙扶正器防斜鉆具防斜效果更具優(yōu)越性，S95鉆具鉆進鉆孔偏斜度平均只有0.84°/100m，而Φ75mm繩索取心雙扶正器防斜鉆具偏斜度平均達到2.03°/100m。而且合理的鉆孔結構，預留一級口徑，有利于復雜地層深孔鉆進。

2 鉆頭選擇

在該礦區(qū)施工，環(huán)齒鉆頭無論從使用壽命還是鉆進效率都比平底鉆頭要高，梯齒鉆頭的鉆進效率在花崗偉晶巖中比之前要高，但是由于花崗偉晶巖地層屬于致密、打滑的強研磨性地層，雖然鉆進效率有所提高，但是鉆頭壽命并沒有明顯的改善，尤其硅化度高的花崗偉晶巖地層，鉆頭壽命只有3m～4m。

前期鉆探施工使用平底型唇面鉆頭，使用壽命低，鉆進效率低。因此，施工過程中，根據巖層正確選用不同的唇面的金剛石鉆頭進行鉆探施工，有助于提高金剛石鉆頭的使用壽命，也能有效減少鉆頭的磨損，提高鉆探進尺，同時降低鉆探生產成本

。將使用的鉆頭和工作效率以及成本分析比對，如下表：

從結果上來看，雙扶正器防斜鉆具取得了一定的防斜效果，但是對于個別鉆孔來說，還是會出現(xiàn)偏斜過大的情況，如ZK6608在250m-300m孔段偏斜嚴重，用水泥封孔后重新鉆孔糾斜。而設計合理的鉆孔結構，加大鉆具的外徑，利用鉆具的剛性防斜效果明顯。

3 護壁措施

預防孔斜的原理主要是減小鉆孔的環(huán)狀間隙，使用合理的鉆具結構。所以借鑒擴孔器扶正的原理在巖心管上下兩頭各安裝一個扶正器，扶正器的外徑與擴孔器一致。在斜直孔中，因重力作用，上扶正器靠孔壁下側，當鉆進強造斜地層時，下扶正器靠孔壁上側能有效抵抗地層造斜力，產生穩(wěn)斜作用。

前期鉆探施工，由于缺乏地層資料再加上沒有在該礦區(qū)施工的經驗，施工鉆孔結構簡單，使用常規(guī)的S75繩索取心鉆進時。開孔口徑為Φ110mm，穿過第四系覆蓋層后，下入Φ108mm套管，隨后換Φ91mm穿過風化層，采用Φ75mm繩索取心鉆具鉆進至終孔，鉆孔出現(xiàn)嚴重偏斜、達不到鉆孔的質量要求，甚至鉆孔報廢。

農村土地“三權分置”的關鍵是確定土地經營權的法律性質。關于農村土地經營權的性質，目前主要有“物權說”和“債權說”兩種觀點?！拔餀嗾f”雖然受到較多學者支持，但在理論、實踐和立法層面還存在諸多問題。本文分析農村土地經營權物權化的現(xiàn)實基礎和理論困境，并探討科學配置集體土地所有權、承包權和經營權的制度方案。

首先是在65m～70m左右地方遇到了第一層破碎帶，在使用水泥護壁無效后，直接采用Φ89mm套管護壁，隔開了破碎帶。然后在120m～122m處遇到第二層破碎帶，此時再重新擴孔護壁的成本過高，通過采用低固相泥漿護壁強行穿過該層，達到預期效果。

在171m～175m處遇到了第三條破碎帶時，由于破碎帶較大，在鉆進過程中，由于原低固相泥漿失水量偏大，對孔壁浸泡作用大，導致水敏性地層遇水膨脹失穩(wěn)，出現(xiàn)垮孔和卡鉆，原低固相泥漿無法達到護壁效果。為此，重新對原低固相泥漿配方進行優(yōu)化，提高沖洗液的護壁防塌性能。

經過多次試驗后，確定泥漿配方為：清水+鈉膨潤土6.25kg/m

+燒堿0.18kg/m

+潤滑劑5kg/m

+CMC纖維素3kg/m

+穩(wěn)定劑2.5kg/m

+聚丙烯酰胺0.2kg/m

，并要求配制中對各種處理劑嚴格計量、分別溶解，并充分攪勻、水化，其性能見表9。

廈門某碼頭胸墻面層混凝土裂縫預防及控制措施…………………………………………………… 楊志文（10-189）

針對大的破碎帶，通過提高泥漿粘度和密度，適當控制失水量，使孔壁形成薄且具有一定韌性的泥皮，一是能較好的保持孔內壓力平衡和排渣能力；二是防止破碎帶掉塊和沖洗液量漏失。最終，有效解決了鉆孔中垮孔、縮徑等問題，節(jié)省了人力、物力，提高了經濟效益。

4 結語

（1）在易斜地層通過優(yōu)化鉆孔結構，采用適宜的大口徑金剛石繩索取心鉆進施工，可以減少鉆孔彎曲度，提高鉆孔質量，而且在復雜地層鉆孔預留一級口徑，有利于深孔鉆進。

單樁承載力發(fā)揮系數λ和樁間土承載力發(fā)揮系數β按地區(qū)經驗取值。當沒有地區(qū)經驗時，按JGJ 79—2012《建筑地基處理技術規(guī)范》第7.7.2條第6款λ可取0.8～0.9；β可取0.9～1.0，λ取高值時β應取低值，λ取低值時β取高值，一般不同時取規(guī)定的上限或下限，具體設計參數可根據試樁結果確定[3]。

（2）鉆進過程中，要隨時根據孔內巖層變化情況和孔壁穩(wěn)定程度，及時調整沖洗液，來滿足鉆進要求，保證孔壁穩(wěn)定，減少孔內事故率，提高鉆進效率。

給排水管道管徑應根據流體的流量、性質、流速及管道允許的壓力損失等確定。在經濟流速確定的前提下，管徑的選擇與流量有直接關系，因此流量和水量的準確計算至關重要。礦山總水量包括生活、生產及消防用水量。礦山用水量計算時宜分別列表計算采礦工程、選礦工程及生活區(qū)用水量，同時需要區(qū)分不同用水水質，計算生產新水、生產回水、冷卻循環(huán)水及生活用水量。

（3）在鉆探施工中加強鉆探工藝技術的研究，是保障項目工期和鉆孔質量，節(jié)約施工成本和減輕勞動強度，提高鉆探經濟效益的關鍵。

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