【word】 湖南郴縣紅旗嶺鎢錫礦多金屬礦區(qū)鉆探施工措施分析

1、湖南郴縣紅旗嶺鎢錫礦多金屬礦區(qū)鉆探施工措施分析6探礦工程(巖土鉆掘工程)2010年第37卷第9期湖南郴縣紅旗嶺鎢錫礦多金屬礦區(qū)鉆探施工措施分析葉友仁,陳洋(湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四o九隊,湖南永州425000)摘要:介紹了湖南郴縣紅旗嶺鎢錫礦多金屬礦區(qū)的地質(zhì)地層概況,對施工中所采取的鉆進(jìn)方法,護(hù)壁堵漏技術(shù)及防斜治斜措施進(jìn)行了詳細(xì)的介紹分析,并用施工效果證明了采取的相關(guān)技術(shù)措施是可行的和合理的.關(guān)鍵詞:鉆探;泥漿護(hù)壁;防斜;治斜;受控定向;紅旗嶺礦區(qū)中圖分類號:1634文獻(xiàn)標(biāo)識碼:a文章編號:16727428(2olo)09000604analysisondrillingconstructio

2、nmeasuresinapolymetallicminingareainhunan/yeyouren,chen(409teamofhunangeologyandmineralsurveyingandexploringbureau,yongzhouhunan425000,china)abstract:generalsituationofgeologicalgroundofapolymetallicminingareainhunanwasdescribed.thedrillingmethod,wallprotectiontechnologyanddeviationcontrolwereintrod

3、ucedandanalyzed.therelevanttechnicalmeasuresadoptedintheconstructionwerealsoprovedtobefeasibleandreasonable.keywords:drilling;wallprotectionbymud;deviationcontrol;deviationtreatment;directeddrilling;hongqilingmining1郴縣紅旗嶺礦區(qū)地層概況郴縣紅旗嶺礦區(qū)是一個含鎢,錫,鉛,鋅,銅豐富的多金屬大型礦區(qū).本礦區(qū)地形陡峻,溝壑縱橫,海拔落差達(dá)千余米.地層結(jié)構(gòu)復(fù)雜,節(jié)理裂隙豐富,斷裂,褶皺構(gòu)

4、造比較發(fā)育,且礦脈均填于破碎帶中.巖層主要是710級的變質(zhì)砂巖,其次為泥盆系中跳馬澗組石英砂巖,粉砂巖,細(xì)?；◢弾r,含礫砂巖等.變質(zhì)砂巖呈層狀,塊狀構(gòu)造產(chǎn)出,傾角較陡,一般為60.一65.,石英砂巖為細(xì)粒結(jié)構(gòu),層狀構(gòu)造.兩組褶皺,三組斷裂,兩組節(jié)理控制區(qū)內(nèi)地層,陡傾斜的變質(zhì)砂巖和復(fù)雜的地層構(gòu)造是造成鉆孔彎曲和難以采取巖礦心的主要因素.礦區(qū)巖石可鉆性級別及分層厚度見表1.表1礦區(qū)巖石可鉆性級別及分層厚度表2紅旗嶺礦區(qū)鉆進(jìn)方法分析2.1鉆孑l結(jié)構(gòu)與平均鉆孔深度本礦區(qū)主要鉆孔考慮表土,破碎帶及老窿等情況.在施工中用110mm硬質(zhì)合金鉆頭鉆進(jìn)表土,風(fēng)化層,鉆到硬盤下0108mm井口管固定后,改用076

5、mm金剛石單動雙管鉆進(jìn),穿過復(fù)雜地層及老窿位置(100m孔深左右),如遇嚴(yán)重破碎帶及老窿,就下入073him套管護(hù)孔,然后改用056mm金剛石鉆頭鉆進(jìn)至終孔.施工鉆孔的深度最淺68.93m,最深573.90m,平均鉆孔深度269.40m.2.2鉆進(jìn)方法根據(jù)本礦區(qū)地層特點,我們主要使用了普通金剛石雙管鉆進(jìn)和沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn).2.2.1普通金剛石單動雙管鉆進(jìn)普通金剛石單動雙管鉆具對地層適應(yīng)性比較廣,取心可靠,本礦區(qū)大部分地層使用該類鉆具.本礦區(qū)金剛石鉆頭非正常損壞的比例相比其他礦區(qū)要高得多.究其原因,主要是地層破碎,探頭石經(jīng)常出現(xiàn)碰壞鉆頭,其次是裂隙及破碎帶漏失嚴(yán)重,大部分鉆孔不返水,鉆進(jìn)中不能及時發(fā)

6、現(xiàn)孔內(nèi)供水的異常情況,而引起燒鉆.因此在本礦區(qū)使用金剛石鉆進(jìn)時,必須注意以下一些問題.2.2.1.1防止燒鉆事故收稿日期:20100618;修回日期:20100802作者簡介:葉友仁(1952一),男(瑤族),湖南永州人,湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四.九隊副隊長,狀元金剛石制品有限責(zé)任公司總經(jīng)理,中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)兼職教授,高級工程師,探礦工程專業(yè),從事探礦工程技術(shù)與管理工作,湖南省永州市冷水灘區(qū)零陵南路997號,yeyourenjl163.con.2010年第37卷第9期探礦工程(巖土鉆掘工程)7(1)保證水泵性能良好,并經(jīng)常檢查鉆具各部接頭是否漏水,發(fā)現(xiàn)漏水應(yīng)及時更換.保證泵壓表處于良好的

7、工作狀態(tài),以便及時發(fā)現(xiàn)孔內(nèi)供水異常,使沖洗液能順利進(jìn)入孔底.(2)保證孔內(nèi)干凈,在孔內(nèi)巖屑較多的情況下,要先將泵開通后,上下活動鉆具,再慢速清鉆,掃孔到底.2.2.1.2防止碰壞鉆頭(1)發(fā)現(xiàn)有探頭石或易掉塊,垮孔的地層,應(yīng)采取水泥護(hù)壁或用套管隔離的方法護(hù)壁.(2)有探頭石或破碎帶的孔段,下鉆要慢.(3)換口徑的部位應(yīng)用尖鉆頭削去臺階,防止下鉆時在換徑處碰壞鉆頭.表22.2.2沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)我隊使用的沖擊器是sc一54射流式?jīng)_擊器,是以沖洗液為原動力推動沖錘作功,對水泵的壓力要求比較高(3040個大氣壓).沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)時,水泵與鉆機(jī)采用單獨驅(qū)動比較好,不宜采用聯(lián)合驅(qū)動,否則會使水量,泵壓降低,沖

8、擊器工作狀態(tài)明顯變差,各項技術(shù)指標(biāo)也隨之下降(但對于399m以淺的孔深影響不大).下鉆時要檢查各部元件的組裝情況,確認(rèn)組裝無誤后再下鉆;下鉆時要在孔口進(jìn)行沖擊試驗,工作正常才能下入孔內(nèi).2.3幾種鉆進(jìn)方法的鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)及經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)對比(表2)普通金剛石雙管鉆進(jìn),沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)參數(shù)及效率對比表對于堅硬”打滑”和一般較硬的地層,采用sc一54射流式?jīng)_擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn),可以提高進(jìn)尺效率,減少方位超差.本礦區(qū)我們使用沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)10個鉆孔,進(jìn)尺2716.6m,進(jìn)尺效率比普通回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)提高20%40%,每米材料費用下降25%35%;方位角偏差每百米最大只有1.57,最小為0.優(yōu)質(zhì)孔率達(dá)82%,平均巖礦心采取率達(dá)

9、85%以.實踐證明,沖擊回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)進(jìn)是本礦區(qū)一種理想的鉆進(jìn)及取心方法3紅旗嶺礦區(qū)護(hù)壁與堵漏施工措施分析紅旗嶺礦區(qū)的大部分鉆孔構(gòu)造破碎且層問形成裂隙,有不同程度的漏失現(xiàn)象.zk1042孔設(shè)計孔深500m,鉆孔傾角80.,主要地層為變質(zhì)砂巖,泥質(zhì)粉砂巖,礦化破碎帶,砂質(zhì)絹云母板巖.由于施工的鉆孔是驗證構(gòu)造破碎帶,在礦區(qū)的邊緣,因此,從開孔至終孔全孔地層構(gòu)造發(fā)育,形成較強的破碎和裂隙帶.鉆孔漏失嚴(yán)重,在孔深90110m孔段就打出3個岔孔,到180.01m孔深時,沖洗液全部漏失,鉆進(jìn)非常困難.僅207.78m孔深就耗時40余天.在這種情況下,機(jī)臺首先使用了低固相泥漿,有一定的護(hù)孔效果,但泥漿粘度達(dá)53s時

10、,泥漿幾乎全部漏失.泥漿材料特別是泥粉消耗驚人,在山高,路陡,運輸極不方便的情況下,我們使用了c泡沫泥漿,順利地穿過了厚達(dá)73.47m的3層坍塌地層,在沒有采取其他護(hù)壁措施的情況下,順利地鉆進(jìn)到3.1泥漿類型,配比及其性能指標(biāo)(表3)表3泥漿類型,配比及其性能指標(biāo)泥漿類型hpam低固相泥漿c12泡沫泥漿3.2泥漿的攪拌方法用1410r/min的三相交流電動攪拌機(jī)攪拌,泡沫泥漿還配以高壓噴槍輔助發(fā)泡.(1)普通低固相泥漿:先在攪拌桶中加入適量清水,再加入泥粉和純堿,攪拌1020min(如在孔內(nèi)泥漿漏失量不大的情況下,可讓其預(yù)水化一段時間),然后加入hhpan,再攪拌1015min.(2)泡沫泥漿

11、:在攪拌桶中加入約半桶水,將泥粉和純堿加入,攪拌1015min,待泥粉分散后,加入c發(fā)泡劑,高速攪拌10min發(fā)泡,發(fā)泡結(jié)束后再加入適量的hhpan作為泡沫泥漿的穩(wěn)泡劑和降失水劑,再攪拌510min即成泡沫泥漿.8探礦工程(巖土鉆掘工程)2010年第37卷第9期泥漿類型孔段進(jìn)尺時效平均小班平均小班泥泥漿材料費/mm/m/m進(jìn)尺/m漿材料費/元/(元?m.)泥漿漏水位變化情況兩級水泵同時供失量/m提鉆后/m下鉆前/m水時間/(h?d)從泡沫泥漿的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果看,泡沫泥漿完全適合于本礦區(qū)一般漏失地層及坍塌地層的護(hù)壁堵漏.4紅旗嶺礦區(qū)鉆子l彎曲規(guī)律與防斜,治斜施工措施分析4.1鉆孔彎曲規(guī)律本礦區(qū)鉆孔

12、的彎曲規(guī)律是:頂角超斜(上漂)越大,方位角則擺動越小;方位角擺動越大,頂角超差越小,頂角與方位角的變化成反比關(guān)系.方位角大多以順時針方向擺動,而方位則以逆時針方向偏轉(zhuǎn)較大.紅旗嶺礦區(qū)地層產(chǎn)狀均比較陡,大多在60.一65.以上,易造成鉆孔頂角和方位超斜.施工中的鉆孔全是75.8o.的斜孔.造成本礦區(qū)鉆孔彎曲的主要原因是地層產(chǎn)狀,鉆孔軸線與地層走向間的夾角()及地層軟硬互層變化程度等因素有關(guān).一般遇層角()越大,地層軟硬互層變化越頻繁.則鉆孔頂角()上漂的可能性越大;鉆孑l軸線與地層走向垂直時,方位角()偏軸不大,偏離垂直位置越多,則方位左右飄移值越大且無規(guī)律可循.除上述原因外,孔斜還與鉆進(jìn)方法有

13、關(guān),如果采用大口徑鋼粒或硬質(zhì)合金鉆進(jìn),孔斜特別嚴(yán)重,鉆孔降級以致鉆頭報廢的情況也比較多,而使用小口徑金剛石鉆進(jìn),孔斜情況就有了改善.同時鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)的大小也不可疏忽,參數(shù)過大,鉆具的剛性變?nèi)?柔性增加,鉆具對鉆頭的約束力變?nèi)?鉆頭形成自由漂移的機(jī)會增加,鉆孔彎曲也可能加劇.4.2采取的防斜,治斜措施及其效果針對孔斜的特點,施工中分別采用了初級定向的鉆進(jìn)方法,并進(jìn)行了一基兩孔孔內(nèi)人工定向分支的受控定向鉆進(jìn)試驗.4.2.1初級定向鉆進(jìn)利用地層的自然造斜規(guī)律,根據(jù)不同的鉆孔深度和地層自然造斜率的強弱,分別將孔口沿勘探線移動數(shù)米,或?qū)⒘⑤S的安裝頂角撥小安裝1.2.30不等(即設(shè)計傾角80.,則安裝時按

14、81.82.30安裝).方位角在安裝時一般向逆時針方向撥轉(zhuǎn)5.15.,此法對解決頂角上漂,方位順時針偏轉(zhuǎn)等問題效果顯著,使鉆孔達(dá)到了預(yù)定的見礦點和見礦標(biāo)高.4.2.2受控定向鉆進(jìn)受控定向鉆進(jìn)就是利用地層的自然造斜規(guī)律和人工造斜一基多孔,從一個鉆孔定向造斜到另一個預(yù)定鉆孔的靶區(qū),從而節(jié)約平地基,修道路,搬遷等費用,減少鉆探進(jìn)尺,節(jié)約鉆探成本.4.2.2.1受控定向鉆進(jìn)工藝主孔(zk113孑l)鉆進(jìn):為了使鉆孔頂角增長保持在25/100m,鉆進(jìn)中粗徑鉆具長度均在4m以上,用中速(280655r/min),適當(dāng)軸壓(612kn),并加密測斜(20in測一次).其他鉆進(jìn)方法及工藝均與普通鉆孔的施工相同

15、.分支孔(zk114孔)的結(jié)構(gòu)及鉆進(jìn)工序如圖1所示:架橋;下固定式偏心禊;鉆056mm導(dǎo)向孔;擴(kuò)孔;導(dǎo)斜延伸;連續(xù)造斜;自然造斜.施頃序:一單位/m圖1zk113,zk114分支順序及鉆孔結(jié)構(gòu)圖2010年第37卷第9期探礦工程(巖土鉆掘工程)94.2.2.2受控定向鉆進(jìn)設(shè)計施工及操作注意事項(1)設(shè)計受控井下分支孔,最好選擇多金屬礦,孔距較密,深度較大的鉆孔,造斜孔段不要太硬(67級).(2)在施工受控定向分支孔時,在較短的距離造斜不能過急,鉆孔在短距離彎曲過大,往往引起下鉆困難,使長鉆具無法下去.(3)造斜器開始進(jìn)入孔底時鉆壓應(yīng)比正常鉆壓稍大,轉(zhuǎn)速應(yīng)慢,使定子一開始就穩(wěn)定卡固.造斜器鉆進(jìn)時不

16、能提動鉆具.4.2.2.3人工受控定向鉆探的效果各項鉆探質(zhì)量指標(biāo)均滿足地質(zhì)要求,經(jīng)驗收,2個試驗孔均評為甲級孔.試驗鉆孔在勘探線上的投影軌跡與設(shè)計基本一致,實際見礦點均落在地質(zhì)設(shè)計靶區(qū).人工受控定向鉆探成果見表5.表5人工受控定向鉆探成果表?+?-+一”-+-?卜”-k-?-k-?+一總的來說,受控定向鉆進(jìn),不但地質(zhì),技術(shù)效果好,更主要的是可以利用本礦區(qū)的鉆孔自然彎曲規(guī)律,人工打定向孔,可以人為地消除和克服鉆孔彎曲度超差的現(xiàn)象,為解決本礦區(qū)的孔斜超差問題提供了一條新的技術(shù)途徑.5結(jié)語針對紅旗嶺礦區(qū)的地質(zhì)條件,把效率,護(hù)孔,防斜作為主攻目標(biāo),采用了普通金剛石雙管鉆進(jìn)和沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)提高了鉆探施工的

17、效率與質(zhì)量.針對不同地層,進(jìn)行了低固相泥漿和泡沫泥漿的護(hù)壁對比,泡沫泥漿對于漏失地層護(hù)壁堵漏更有效.根據(jù)鉆孔的彎曲規(guī)律,采用了初級定向鉆進(jìn)和受控定向鉆進(jìn)等防斜,治斜措施.實踐證明,我們在紅旗嶺礦區(qū)采取的一系列施工措施是可行的,并取得了很好的效果.參考文獻(xiàn):1葉友f:.c12泡沫泥漿在高in缺水強裂隙漏失地層中的應(yīng)用研究j.探礦lt程(巖土鉆掘:程),2009,36(11).2葉友仁.惰性材料膠質(zhì)泥球堵漏強裂隙漏失地層j.探礦工程,1990,(6).3周范松,葉友仁.巖金礦鉆探施工技術(shù)措施與效果j.探礦工程,1989,(3).4朱宗培,吳飛.充氣泡沫泥漿護(hù)壁防漏機(jī)理探討j.探礦工程,1993,(

18、2).中國地質(zhì)調(diào)查局組織召開湖南錫田地區(qū)勘查新機(jī)制示范與成果交流研討會中國地質(zhì)調(diào)查局網(wǎng)站消息為總結(jié)湖南錫田地區(qū)整裝勘查經(jīng)驗,推進(jìn)找礦新機(jī)制落地,促進(jìn)地質(zhì)找礦實現(xiàn)新突破,2010年8月2326日,中國地質(zhì)調(diào)查局在湖南長沙組織召開了湖南錫田地區(qū)勘查新機(jī)制示范與成果交流研討會.副局長李金發(fā)委托局資源評價部副主任薛迎喜發(fā)表書面講話.湖南省國土資源廳總工程師彭悅出席會議并講話.武漢地調(diào)中心副主任潘仲芳主持會議開幕式.共有包括湖南地勘局總工程師賈寶華,廣西地勘局副局長戰(zhàn)明國,海南地勘局副局長廖香俊,湖南有色集團(tuán),株洲市政府代表等在內(nèi)來自20家單位50余人參加了會議.湖南日報,湖南電視臺等新聞媒體對會議進(jìn)行了報道.錫田錫礦于20022003年間發(fā)現(xiàn),現(xiàn)已初具超大型遠(yuǎn)景規(guī)模