西藏尼木縣白容崗講銅鉬礦鉆探工程施工交流

向文斌

（四川華鋒鉆探工程有限責(zé)任公司，四川 成都 610000）

1 工程介紹

1.1 礦區(qū)地質(zhì)簡介

崗講銅礦區(qū)包括崗講、白容2 個(gè)銅礦點(diǎn)，近年來，通過地表地質(zhì)測量和鉆探巖芯觀測研究，認(rèn)為崗講銅礦區(qū)是以崗講銅礦床為中心的斑巖型銅礦，在相鄰分布的礦床(點(diǎn))中，崗講銅礦床受剝蝕程度相對較淺，礦體保存較好，區(qū)域成礦背景礦區(qū)位于岡底斯斑巖銅礦帶東段尼木礦集區(qū)，屬雅魯藏布江縫合帶北側(cè)岡底斯火山—巖漿弧EW 構(gòu)造帶與念青唐古拉NE-近SN 向構(gòu)造帶的交匯部位，區(qū)內(nèi)及周邊已發(fā)現(xiàn)廳宮、沖江、崗講、白容大型—超大型銅礦床和夏慶、渡布曲、絨崗蒙等礦點(diǎn)。地層巖石主體由安山質(zhì)弧火山巖和白堊紀(jì)—新近紀(jì)花崗巖基構(gòu)成，弧火山巖屬安山巖—英安巖—流紋巖系列，為一套中酸性的鈣堿性火山巖。主要侵入巖為燕山晚期(130Ma～73Ma)的花崗巖基，喜山期(60Ma～20Ma)中酸性小巖體星羅棋布，并有同源次火山脈巖相伴產(chǎn)出。

1.2 工程要求

（1）工程地點(diǎn)：西藏尼木縣麻江鄉(xiāng)白容礦區(qū)。

（2）工作量：鉆孔3個(gè)共2951.00m。

（3）鉆孔設(shè)計(jì)見表1。

表1 鉆孔設(shè)計(jì)

（4）終孔孔徑不小于?75mm，巖礦芯采取、鉆孔彎曲等6項(xiàng)鉆探質(zhì)量嚴(yán)格按照巖芯鉆探規(guī)程執(zhí)行。

1.3 鉆探施工難度大

（1）地質(zhì)因素：地層破碎、裂隙發(fā)育，掉塊、漏失嚴(yán)重，繩鉆易堵芯，鉆桿磨損大，裂隙水銹破裂明顯(見巖芯圖1、圖2）。

圖1 上部巖芯

圖2 下部巖芯

（2）其他因素：早晚有下雪現(xiàn)象，夏季氣溫3℃～-3℃左右、海拔高、山體常年為凍土，場地修建難度大，機(jī)臺鉆機(jī)距離遠(yuǎn)搬遷難度大。見圖3、圖4。

圖3 現(xiàn)場施工圖

圖4 道路修建圖

2 鉆進(jìn)工藝

2.1 設(shè)備配置及其參數(shù)（見表2、表3、表4）

表2 鉆機(jī)的性能參數(shù)

表4 其它設(shè)備的性能參數(shù)

2.2 鉆孔結(jié)構(gòu)

地層較復(fù)雜，為了保證施工順利施工，提高效率，在鉆孔結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上，主要遵循在鉆機(jī)的工作能力范圍內(nèi)大口徑鉆具盡量多鉆進(jìn)原則，能將上部覆蓋層、松散破碎地層和裂隙發(fā)育的漏失地層隔開。采用多級口徑鉆進(jìn)的方法施鉆，PW 開孔至20m 左右座管，換PQ鉆進(jìn)到140m左右座管將松散破碎段隔開，換HQ口徑施工到500m 左右座管，換成NQ 口徑然后鉆進(jìn)至終孔。

2.3 鉆進(jìn)方法和鉆進(jìn)參數(shù)

鉆進(jìn)方法：金剛石繩索取芯回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)為主，合金跟管為輔。

鉆頭的選擇：該礦區(qū)的地層主要為二長花崗巖和石英斑巖等，巖石硬，可鉆性級別為7～8級；研磨性弱，研磨指標(biāo)在5～20mg，極易造成鉆頭不出刃。

鉆進(jìn)參數(shù)：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。金剛石繩索取芯鉆進(jìn)參數(shù)見表5。

表5 金剛石繩索取芯鉆進(jìn)參數(shù)

2.4 沖洗液的配置

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，沖洗液配方盡可能地減少材料用量。

（1）風(fēng)化破碎層中鉆進(jìn)，沖洗液性能主要考慮維護(hù)孔壁穩(wěn)定，提高巖芯采取、攜帶巖粉等作用。礦區(qū)實(shí)際應(yīng)用配方：3%膨潤土+0.8%純堿+0.2%～0.5%羧甲基纖維素+0.5%～1%植物膠+0.03%聚丙烯酰胺PHP(800萬分子)。泥漿性能參數(shù)：粘度25～30s、比重1.05～1.08g/cm3、失水量12～15mL。

（2）較破碎地層，沖洗液性能主要考慮護(hù)壁，提高巖芯采取質(zhì)量，加強(qiáng)潤滑減阻，減少巖芯堵塞，提高單回次鉆進(jìn)米數(shù)。采用低固相沖洗液，應(yīng)用配方：1.5%～3%膨潤土+0.2%～0.5%羧甲基纖維素鈉+0.03%聚丙烯酰胺PHP(800萬分子)，泥漿性能參數(shù)：粘度20～25s、比重1.02～1.05g/cm3、失水量15～20mL。

（3）較完整地層，沖洗液性能主要考慮潤滑減阻，攜帶巖粉等作用，采用無固相沖洗液，應(yīng)用配方：0.2%～0.5%羧甲基纖維素鈉+0.03%聚丙烯酰胺酰胺PHP(800萬分子)。泥漿性能參數(shù)：粘度20～25，比重1.02～1.03g/cm3、全失水。

3 關(guān)鍵鉆孔技術(shù)

3.1 護(hù)壁堵漏

該礦區(qū)在鉆進(jìn)過程中漏失現(xiàn)象，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+高粘纖維素+適量鈉土+（100g）聚丙烯酰胺+馬糞攪拌成粘糊狀，直接倒入孔內(nèi)，用稠泥漿將之壓入孔底，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Aus-Plug+803 堵漏劑+高粘纖維素進(jìn)行堵漏，預(yù)先將進(jìn)口堵漏劑用清水浸泡30～60s，倒入孔內(nèi)，再倒入803堵漏劑，用稠泥漿壓下，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20～30m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，開始低速低壓掃孔，避免擾動(dòng)未完全穩(wěn)定的堵漏材料，影響堵漏效果。

3.2 掉塊事故處理及其預(yù)防

3.2.1 掉塊的處理及預(yù)防

此礦區(qū)中，鉆孔BZK010上部破碎層出現(xiàn)了較嚴(yán)重的掉塊現(xiàn)象，影響工程進(jìn)度。對于掉塊現(xiàn)象處理方法及預(yù)防措施如下。

處理方法：

（1）提高鉆井液的性能，加大其護(hù)壁效果。

（2）提鉆避讓，有探頭石掉塊現(xiàn)象時(shí)，經(jīng)過處理不能很好地解決問題的，將鉆具提離掉塊孔段，進(jìn)行避讓，讓探頭石落入孔底。

（3）來回提拉掃孔，在掉塊的孔段來回提拉掃孔，將孔壁上松散容易掉的巖石掃落，使孔壁保持干凈。

（4）在容易掉塊的孔段，控制鉆進(jìn)時(shí)轉(zhuǎn)速及鉆壓，減少對孔壁的擾動(dòng)。

（5）選用優(yōu)質(zhì)沖洗液，提高沖洗液的護(hù)壁堵漏效果。

預(yù)防措施：

（1）所下的PW、PQ 套管將上部松散的礫石層、風(fēng)化層隔開，避免鉆具鉆桿的擾動(dòng)造成上部掉塊。

（2）在鉆進(jìn)破碎層時(shí)，轉(zhuǎn)速及鉆壓不宜過高，過高容易造成鉆桿在孔內(nèi)震動(dòng)大，對孔壁的擾動(dòng)較強(qiáng)，從而造成掉塊。

（3）及時(shí)監(jiān)測沖洗液性能，保持沖洗液性能的穩(wěn)定性。

（4）鉆至復(fù)雜地層時(shí)沖洗液選擇要適宜。

（5）出現(xiàn)掉塊后，應(yīng)及時(shí)處理，不能放任不管，容易誘發(fā)更大的事故發(fā)生。

3.2.2 鉆桿脫扣跑鉆事故的處理

由于鉆桿絲扣處整體磨損較嚴(yán)重，在施工BZKOO6 鉆孔的起下鉆過程中出現(xiàn)了多次脫扣跑鉆事故。處理過程如下。

（1）出現(xiàn)脫扣跑管事故后，先將上部鉆桿升起，計(jì)算脫扣位置及井內(nèi)事故頭的位置，判斷井內(nèi)鉆桿情況，更換下部絲扣不好的鉆桿，用撈矛進(jìn)行撈取。

（2）在撈矛快要接近事故頭時(shí)，進(jìn)行井內(nèi)鉆桿稱重，以便在撈取到井內(nèi)鉆桿后進(jìn)行重量比較，判斷撈取的大概數(shù)量。

（3）將撈矛緩慢地接觸事故頭，綜合撈矛長度，查看機(jī)上余尺的變化，判斷撈矛是否進(jìn)入事故鉆桿內(nèi)，以及判斷井內(nèi)事故鉆桿是否錯(cuò)位。

（4）用管鉗人工反轉(zhuǎn)上部鉆桿2 圈，使撈矛卡瓦進(jìn)入卡緊狀態(tài)，緩慢提升，時(shí)刻注意扭矩表的變化，扭矩在原來的基礎(chǔ)上增加，說明撈矛已經(jīng)撈到井內(nèi)事故鉆桿并卡緊，通過比較判斷撈取的大概數(shù)量。

（5）在提升過程中，嚴(yán)禁快速旋轉(zhuǎn)鉆桿，嚴(yán)禁猛提猛放，防止撈矛或下部撈起鉆桿脫扣形成二次跑管。

（6）經(jīng)過多次撈取，將井內(nèi)鉆桿及鉆具全部提升，有幾根鉆桿扣與扣之間形成岔口。

（7）如果事故頭變形，撈矛不能進(jìn)入事故鉆桿中，還必須進(jìn)行事故頭的消磨，再進(jìn)行撈取。

事故的預(yù)防措施如下：

（1）在鉆進(jìn)破碎地層時(shí)，縮短回次進(jìn)尺，若遇異常，立即提鉆檢查。

（2）檢查鉆桿，絲扣不好的及時(shí)更換，嚴(yán)禁將絲扣不好的鉆桿降至井內(nèi)。

（3）嚴(yán)格遵守《巖心鉆探安全操作規(guī)程》，嚴(yán)禁強(qiáng)拉強(qiáng)放。

（4）起下鉆平穩(wěn)，遇卡以下放為主，嚴(yán)禁強(qiáng)起硬拔。

（5）鉆具在裸眼孔段，一般靜停不超過5min。

（6）鉆桿在降下過程中絲扣必須緊牢。

（7）加強(qiáng)日常泥漿的維護(hù)與管理。

4 鉆探質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)效果

4.1 鉆孔質(zhì)量

4.1.1 巖芯采取率

鉆探生產(chǎn)中巖芯采取率是衡量鉆探質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。3 個(gè)鉆孔合計(jì)進(jìn)尺2951m，巖芯采取率達(dá)到99.8%。提高巖礦芯的采取率主要注意以下幾個(gè)方面。

（1）對于表土層、松軟風(fēng)化層、凍土層等地層采用減小泵量、鉆壓及鉆速，減少沖洗液對巖芯的沖刷，防止巖芯被攪碎及重復(fù)破碎。

（2）對于破碎層，沖洗液性能主要解決護(hù)壁問題，減少破碎掉塊造成的鉆具震動(dòng)或多次提鉆對巖芯的重復(fù)破碎。

（3）采用合適的鉆頭級配，減少回次鉆進(jìn)時(shí)間，也就減少了巖礦芯在巖芯管內(nèi)的自磨時(shí)間。

（4）不同地層采用不同的沖洗液配方，保證降低沖洗液成本的同時(shí)，使沖洗液達(dá)到護(hù)壁、保芯的作用。

4.1.2 鉆孔彎曲度的控制

由于該礦區(qū)地層復(fù)雜，一旦鉆進(jìn)參數(shù)不合理易造成鉆孔的傾斜偏差，達(dá)不質(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。

鉆機(jī)安裝傾角、方位角校正一定要準(zhǔn)確，開孔鉆進(jìn)控制在軸心位置。

（2）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。

（3）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1～2cm 以后，再提高轉(zhuǎn)速及鉆壓到合適的范圍。

（4）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。

4.1.3 簡易水文觀測

嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求，及時(shí)觀測水位記錄于班報(bào)表中。

4.1.4 校正孔深

丈量鉆具嚴(yán)格按照規(guī)程要求，每隔50m進(jìn)行校正。

4.1.5 封孔

按照規(guī)程要求及甲方測井結(jié)果做封孔設(shè)計(jì)，最后做好井口指示標(biāo)記。

4.2 經(jīng)濟(jì)效果

與前期的鉆探施工比較，鉆探成本增加有三個(gè)因素。

（1）油料消耗增加，因素是地層硬，回次進(jìn)尺時(shí)間長，動(dòng)力頭轉(zhuǎn)速較高，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速相對較大。

（2）鉆頭消耗超標(biāo)，前期準(zhǔn)備工作不足，鉆頭是按照以往施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行計(jì)劃，但是地層變化明顯，出現(xiàn)不匹配，使用壽命短，消耗快，鉆頭平均壽命在30m左右。為選取合理的鉆頭，提高鉆進(jìn)效率，嘗試使用不同廠家的鉆頭，造成鉆頭超標(biāo)，鉆頭平均進(jìn)尺在50m左右。

（3）由于地方的特殊性，物資的匱乏性，物價(jià)偏高，給整個(gè)施工成本增加費(fèi)用。

雖然整個(gè)礦區(qū)施工條件難度大，挖機(jī)修筑道路艱巨，周期長，費(fèi)用高，但從整體宏觀來看，臺月效率達(dá)到983.7m，巖芯采取率達(dá)到99.8%，鉆孔均為優(yōu)質(zhì)孔，結(jié)果較為理想。

5 施工安全、環(huán)保、健康管理

5.1 施工現(xiàn)場安全環(huán)保技術(shù)措施

5.1.1 加強(qiáng)現(xiàn)場安全生產(chǎn)管理工作

對礦區(qū)全員進(jìn)行安全生產(chǎn)“三級教育”，教育培訓(xùn)合格后，方可上崗。根據(jù)礦區(qū)勘查區(qū)域的實(shí)際情況及時(shí)總結(jié)更新各類危險(xiǎn)源，制定落實(shí)防范措施確保員工的健康和安全。

5.1.2 強(qiáng)化施工現(xiàn)場安全隱患排查治理工作

（1）每周一定期召開安全生產(chǎn)例會，通過例會的模式溝通發(fā)現(xiàn)施工中的不安全因素，并及時(shí)安排人員進(jìn)行處理。

（2）礦區(qū)員工在組織設(shè)備搬遷和平時(shí)工作中必須嚴(yán)禁“三違”（違章指揮，違章操作，違反勞動(dòng)紀(jì)律），杜絕事故發(fā)生。

5.1.3 加強(qiáng)搞好車輛安全工作

車輛必須每天檢查，定時(shí)保養(yǎng)，確保車輛安全，在復(fù)雜天氣、路段，堅(jiān)決杜絕冒險(xiǎn)行駛。

5.1.4 加大安全生產(chǎn)保障制度的投入

為確保礦區(qū)安全生產(chǎn)，資金和人力物力要落實(shí)到位，滿足法律、法規(guī)、規(guī)章、國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的安全生產(chǎn)條件的需要，預(yù)防、減少生產(chǎn)安全事故和職業(yè)危害，結(jié)合實(shí)際情況，制定并完善安全生產(chǎn)投入保障制度。

5.1.5 加強(qiáng)安全生產(chǎn)應(yīng)急管理工作

為進(jìn)一步提升應(yīng)急救援能力，礦區(qū)建立健全礦區(qū)安全生產(chǎn)應(yīng)急管理機(jī)構(gòu)，健全應(yīng)急預(yù)案體系。定期開展預(yù)案演練，提高全員對突發(fā)事故的應(yīng)急處置、自救互救能力

5.1.6 增加醫(yī)藥以及常用配件的供給

在礦區(qū)施工地應(yīng)該準(zhǔn)備足夠的感冒藥、高原藥、外傷處理藥物、急救包等，作為前提優(yōu)質(zhì)、快速解決一些小問題，機(jī)臺備用配件應(yīng)該充足。

5.1.7 緊急情況程序

（1）確認(rèn)并確保救助人員安全。

（2）用急救藥品進(jìn)行急救（包括但不限于燒傷處理和人工呼吸）。

（3）若傷者所需急救已超出急救包的處理范圍，應(yīng)及時(shí)與當(dāng)?shù)鼐仍畽C(jī)構(gòu)（組織）聯(lián)系。

（4）啟動(dòng)應(yīng)急救援預(yù)案。

5.2 文明環(huán)保施工措施

（1）尊重勘查區(qū)所在地的風(fēng)俗傳統(tǒng)和宗教信仰，與當(dāng)?shù)鼐用窈湍老嗵?，妥善處理各?xiàng)事宜，避免產(chǎn)生矛盾。

（2）礦區(qū)施工嚴(yán)格按照國家、行業(yè)以及業(yè)主的相關(guān)安全文明生產(chǎn)的各項(xiàng)規(guī)定、制度進(jìn)行施工，落實(shí)安全設(shè)施、規(guī)范標(biāo)志標(biāo)牌。

（3）鉆探施工中應(yīng)盡可能使用無毒環(huán)保型的泥漿材料和能夠進(jìn)行生物分解的鉆進(jìn)液或鉆孔潤滑劑，禁止使用有毒和強(qiáng)堿強(qiáng)酸鹽類物質(zhì)。鉆進(jìn)液要通過溝槽流入沉淀池或循環(huán)池內(nèi)，禁止四處流散。更換泥漿須事先處理，以滲透形式進(jìn)行過濾，要絕對禁止溢出水池流入草原或排入溪溝、河流、湖泊等水系中。施工中打撈出的沉淀物要集中堆放管理，禁止亂丟亂拋。

（4）盡可能地做到少占地，修路時(shí)盡量減少清理地表植被，如必須平整地面時(shí)，應(yīng)將植被堆放在空地上，便于施工完成后進(jìn)行植被的恢復(fù)工作。

（5）駐地及機(jī)臺設(shè)立專門的垃圾堆放處，將垃圾用編織袋裝好后用車子拉到尼木縣垃圾廠進(jìn)行處理。

（6）嚴(yán)禁在草坪上挖取草藥，破壞草皮。嚴(yán)禁捕食礦區(qū)內(nèi)的野生動(dòng)物。

6 結(jié)論與建議

工藝上：地層破碎，施工難度大、風(fēng)險(xiǎn)高、勞動(dòng)強(qiáng)度高，施工要合理選擇參數(shù)，以免卡鉆、埋鉆，同時(shí)對于破碎地層容易堵內(nèi)管，不適采取強(qiáng)行加壓給進(jìn)，或來回活動(dòng)磨損巖芯給進(jìn)，容易對巖芯管造成損傷，鉆頭內(nèi)徑也會傷到響應(yīng)的磨損內(nèi)徑變大，對待事故以預(yù)防為主，處理為輔，地表多檢查。

物質(zhì)配備上：根據(jù)地理的特殊性，交通不方便、高海拔、物資匱乏，物價(jià)過高，要做出合理的規(guī)劃，以免造成物資缺乏和物資過剩造成浪費(fèi)。

安全上：是重中之重，要預(yù)防人員不必要的傷害，并且做好后勤安全工作，物資配備要齊全，安全宣傳要到位，應(yīng)急預(yù)案隨時(shí)落實(shí)到位。

環(huán)保上：嚴(yán)格按照地方政府規(guī)定執(zhí)行，草坪恢復(fù)，垃圾集中處理。