灰巖地區合金小口徑鉆頭和機具的研究

前 言
　　2010年前，我隊在桂西南的灰巖地區采用？準91、？準75、？準56三種不同規格的合金鉆頭鉆進施工。因地層中出現溶洞，軟硬不同的夾層，給探礦工程質量和成本造成不同程度的影響。為了保證工程質量和降低生產成本，根據我隊的實際情況，對灰巖地區合金小口徑鉆進工藝和機具進行了研究，并設立專人負責。通過在灰巖地區開展的鉆探試驗證明，小口徑鉆進的經濟技術指標都超過大口徑，同時還具有效率高、質量好、減輕鉆工體力勞動等優點。
　　1 施工區地質慨況
　　（1）自然地理：本次施工區域地處云貴高原南緣，西大明山西部，屬亞熱帶山區氣候，為中低山地區。區內居民以壯族為主，人口比較稀少，電力充足，生產、生活方便。
　　（2）地層巖性：試驗區出露的主要是中泥盆統中厚層狀的白云質灰巖、灰巖、炭質灰巖夾生物碎屑灰巖，呈隱晶質結構，塊狀構造，局部含硅質條帶或硅質團塊，較致密，縫合線較發育，地層傾角45～75°。
　　（3）構造特征：區域構造以北西向、北東向為主，斷裂構造斷層和節理比較發育，破碎強裂，對鉆進效率和礦心采取率有一定的影響。
　　（4）水文地質特征：施工區為巖溶剝蝕地貌，地表河溪水和地下水有一定的水力聯系。
　　2 鉆探工作內容及技術要求
　　2.1 巖石可鉆性等級
　　施工區主要巖石為第四系粘土、砂巖、灰巖、白云巖等，巖石按可鉆性分類，見表1。
　　2.2 設備類型的選擇
　　根據施工區地質條件及鉆探設計要求，結合本隊及市場現有設備狀況，選用的鉆探設備及數量表2。
　　2.3 鉆探參數選擇
　　經計算并結合以往的經驗，本礦區的鉆進參數按表3選擇。
　　2.4 鉆孔結構
　　施工區鉆進巖石比較完整，屬中研磨性硬質巖石，因此本項目施工除開孔地表土層及強風化層鉆進采用合金鉆進外，其余采用S59繩索金剛石鉆進的施工工藝。本礦區巖層完整，結合以往經驗，擬采用？準110～？準89～？準59三級孔身結構。用？準108合金鉆進穿過地表土層或強風化層，下？準108孔口管后用？準89合金鉆進鉆穿中風化層，然后下？準108技術套管，再換用？準75或？準59繩索取心鉆具進至終孔。
　　2.5 鉆具選擇
　　根據巖層情況的不同選用不同的鉆具：開孔地表土層、強風化灰巖用和？準108合金管鉆具；中風化的灰巖用？準91的合金鉆具；灰巖、硅質灰巖巖宜采用？準75或？準59繩索取心金剛石鉆具。
　　2.6 護壁堵漏措施
　　地表土層、強風化帶：用泥漿護壁鉆穿后下？準108套管。
　　巖體地層比較完整，存在少量地層裂隙在鉆進過程中，鉆井液中聚丙烯酰胺吸附巖屑之后會將巖石裂隙封閉，從而起到護壁堵漏的效果。
　　2.7 卡鉆、埋鉆、燒鉆的預防措施
　　這類孔內事故的發生通常與孔壁不穩定、護壁堵漏時采取的措施不當以及對沖洗液的管理不到位所至。卡、埋鉆事故的發生是因為孔內有掉塊、探頭石、渣所至。預防措施實際上就是護壁堵漏措施。在鉆進中途發現鉆具會鉆阻力實然變大時，應立即停止鉆進，慢慢活動鉆具，切忌強拉強頂；如孔內渣多（超過30cm時）必須專程撈取。燒鉆是因為沖洗液不通所至。因此回次開始時必須在確認沖洗液暢通（孔口返水或高壓管有規律的脈動）的情況下才能開機鉆進，鉆進途中如發現憋泵或突然不返水時，首先應提起鉆具離孔底約10cm，待查明原因后再繼續鉆進。鉆頭底唇磨損過渡、水口過小的鉆頭不能繼續使用。
　　3 試驗結果
　　2011年用？準56mm小口徑合金鉆頭試驗，施工8個鉆孔，完成任務2132.46m，臺月效率747m，小時鉆進2.51m，使用鉆頭284個，平均進尺6.50m，使用擴孔器10個，平均進尺80～100m，終孔8個，合格率87.5%，鉆探經濟技術指標達到要求。
　　2012年全年共完成任務1273.51m，臺月效率678m，小時效率2.38m，使用鉆頭158個，平均進尺8.06m比上一年提高了1.50m，使用擴孔器16個，平均進尺79.59m，終孔7個，合格率為100%，鉆探經濟技術指標均達到要求。
　　通過兩年來對小口徑機具的研究，我們把大口徑改為小口徑合金鉆進，把原來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，金剛石擴孔器改為合金擴孔器降低了生產成本，通過使用都有明顯的提高，見表4。
　　結 語
　　通過灰巖地區合金小口徑鉆進工藝的試驗，實踐證明？準56mm合金鉆頭、擴孔器使用優于大口徑鉆進。具有效率高、質量好、成本低、減輕鉆工體力勞動等優點。通過兩年的不斷試驗，鉆探經濟技術指標都超過大口徑，特別是探礦工程質量達到地質設計要求，受到地質人員的好評，為我隊在灰巖地區施工摸索了一條新路。