灰?guī)r地區(qū)合金小口徑鉆頭和機(jī)具的研究

前 言
　　2010年前，我隊(duì)在桂西南的灰?guī)r地區(qū)采用？準(zhǔn)91、？準(zhǔn)75、？準(zhǔn)56三種不同規(guī)格的合金鉆頭鉆進(jìn)施工。因地層中出現(xiàn)溶洞，軟硬不同的夾層，給探礦工程質(zhì)量和成本造成不同程度的影響。為了保證工程質(zhì)量和降低生產(chǎn)成本，根據(jù)我隊(duì)的實(shí)際情況，對(duì)灰?guī)r地區(qū)合金小口徑鉆進(jìn)工藝和機(jī)具進(jìn)行了研究，并設(shè)立專(zhuān)人負(fù)責(zé)。通過(guò)在灰?guī)r地區(qū)開(kāi)展的鉆探試驗(yàn)證明，小口徑鉆進(jìn)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)都超過(guò)大口徑，同時(shí)還具有效率高、質(zhì)量好、減輕鉆工體力勞動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。
　　1 施工區(qū)地質(zhì)慨況
　　（1）自然地理：本次施工區(qū)域地處云貴高原南緣，西大明山西部，屬亞熱帶山區(qū)氣候，為中低山地區(qū)。區(qū)內(nèi)居民以壯族為主，人口比較稀少，電力充足，生產(chǎn)、生活方便。
　?。?）地層巖性：試驗(yàn)區(qū)出露的主要是中泥盆統(tǒng)中厚層狀的白云質(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r、炭質(zhì)灰?guī)r夾生物碎屑灰?guī)r，呈隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，局部含硅質(zhì)條帶或硅質(zhì)團(tuán)塊，較致密，縫合線較發(fā)育，地層傾角45～75°。
　?。?）構(gòu)造特征：區(qū)域構(gòu)造以北西向、北東向?yàn)橹鳎瑪嗔褬?gòu)造斷層和節(jié)理比較發(fā)育，破碎強(qiáng)裂，對(duì)鉆進(jìn)效率和礦心采取率有一定的影響。
　?。?）水文地質(zhì)特征：施工區(qū)為巖溶剝蝕地貌，地表河溪水和地下水有一定的水力聯(lián)系。
　　2 鉆探工作內(nèi)容及技術(shù)要求
　　2.1 巖石可鉆性等級(jí)
　　施工區(qū)主要巖石為第四系粘土、砂巖、灰?guī)r、白云巖等，巖石按可鉆性分類(lèi)，見(jiàn)表1。
　　2.2 設(shè)備類(lèi)型的選擇
　　根據(jù)施工區(qū)地質(zhì)條件及鉆探設(shè)計(jì)要求，結(jié)合本隊(duì)及市場(chǎng)現(xiàn)有設(shè)備狀況，選用的鉆探設(shè)備及數(shù)量表2。
　　2.3 鉆探參數(shù)選擇
　　經(jīng)計(jì)算并結(jié)合以往的經(jīng)驗(yàn)，本礦區(qū)的鉆進(jìn)參數(shù)按表3選擇。
　　2.4 鉆孔結(jié)構(gòu)
　　施工區(qū)鉆進(jìn)巖石比較完整，屬中研磨性硬質(zhì)巖石，因此本項(xiàng)目施工除開(kāi)孔地表土層及強(qiáng)風(fēng)化層鉆進(jìn)采用合金鉆進(jìn)外，其余采用S59繩索金剛石鉆進(jìn)的施工工藝。本礦區(qū)巖層完整，結(jié)合以往經(jīng)驗(yàn)，擬采用？準(zhǔn)110～？準(zhǔn)89～？準(zhǔn)59三級(jí)孔身結(jié)構(gòu)。用？準(zhǔn)108合金鉆進(jìn)穿過(guò)地表土層或強(qiáng)風(fēng)化層，下？準(zhǔn)108孔口管后用？準(zhǔn)89合金鉆進(jìn)鉆穿中風(fēng)化層，然后下？準(zhǔn)108技術(shù)套管，再換用？準(zhǔn)75或？準(zhǔn)59繩索取心鉆具進(jìn)至終孔。
　　2.5 鉆具選擇
　　根據(jù)巖層情況的不同選用不同的鉆具：開(kāi)孔地表土層、強(qiáng)風(fēng)化灰?guī)r用和？準(zhǔn)108合金管鉆具；中風(fēng)化的灰?guī)r用？準(zhǔn)91的合金鉆具；灰?guī)r、硅質(zhì)灰?guī)r巖宜采用？準(zhǔn)75或？準(zhǔn)59繩索取心金剛石鉆具。
　　2.6 護(hù)壁堵漏措施
　　地表土層、強(qiáng)風(fēng)化帶：用泥漿護(hù)壁鉆穿后下？準(zhǔn)108套管。
　　巖體地層比較完整，存在少量地層裂隙在鉆進(jìn)過(guò)程中，鉆井液中聚丙烯酰胺吸附巖屑之后會(huì)將巖石裂隙封閉，從而起到護(hù)壁堵漏的效果。
　　2.7 卡鉆、埋鉆、燒鉆的預(yù)防措施
　　這類(lèi)孔內(nèi)事故的發(fā)生通常與孔壁不穩(wěn)定、護(hù)壁堵漏時(shí)采取的措施不當(dāng)以及對(duì)沖洗液的管理不到位所至?？ā⒙胥@事故的發(fā)生是因?yàn)榭變?nèi)有掉塊、探頭石、渣所至。預(yù)防措施實(shí)際上就是護(hù)壁堵漏措施。在鉆進(jìn)中途發(fā)現(xiàn)鉆具會(huì)鉆阻力實(shí)然變大時(shí)，應(yīng)立即停止鉆進(jìn)，慢慢活動(dòng)鉆具，切忌強(qiáng)拉強(qiáng)頂；如孔內(nèi)渣多（超過(guò)30cm時(shí)）必須專(zhuān)程撈取。燒鉆是因?yàn)闆_洗液不通所至。因此回次開(kāi)始時(shí)必須在確認(rèn)沖洗液暢通（孔口返水或高壓管有規(guī)律的脈動(dòng)）的情況下才能開(kāi)機(jī)鉆進(jìn)，鉆進(jìn)途中如發(fā)現(xiàn)憋泵或突然不返水時(shí)，首先應(yīng)提起鉆具離孔底約10cm，待查明原因后再繼續(xù)鉆進(jìn)。鉆頭底唇磨損過(guò)渡、水口過(guò)小的鉆頭不能繼續(xù)使用。
　　3 試驗(yàn)結(jié)果
　　2011年用？準(zhǔn)56mm小口徑合金鉆頭試驗(yàn)，施工8個(gè)鉆孔，完成任務(wù)2132.46m，臺(tái)月效率747m，小時(shí)鉆進(jìn)2.51m，使用鉆頭284個(gè)，平均進(jìn)尺6.50m，使用擴(kuò)孔器10個(gè)，平均進(jìn)尺80～100m，終孔8個(gè)，合格率87.5%，鉆探經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到要求。
　　2012年全年共完成任務(wù)1273.51m，臺(tái)月效率678m，小時(shí)效率2.38m，使用鉆頭158個(gè)，平均進(jìn)尺8.06m比上一年提高了1.50m，使用擴(kuò)孔器16個(gè)，平均進(jìn)尺79.59m，終孔7個(gè)，合格率為100%，鉆探經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到要求。
　　通過(guò)兩年來(lái)對(duì)小口徑機(jī)具的研究，我們把大口徑改為小口徑合金鉆進(jìn)，把原來(lái)鉆頭鋃焊的方塊合金改為小八角合金，提高了鉆頭使用壽命，金剛石擴(kuò)孔器改為合金擴(kuò)孔器降低了生產(chǎn)成本，通過(guò)使用都有明顯的提高，見(jiàn)表4。
　　結(jié) 語(yǔ)
　　通過(guò)灰?guī)r地區(qū)合金小口徑鉆進(jìn)工藝的試驗(yàn)，實(shí)踐證明？準(zhǔn)56mm合金鉆頭、擴(kuò)孔器使用優(yōu)于大口徑鉆進(jìn)。具有效率高、質(zhì)量好、成本低、減輕鉆工體力勞動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)兩年的不斷試驗(yàn)，鉆探經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)都超過(guò)大口徑，特別是探礦工程質(zhì)量達(dá)到地質(zhì)設(shè)計(jì)要求，受到地質(zhì)人員的好評(píng)，為我隊(duì)在灰?guī)r地區(qū)施工摸索了一條新路。