大斜孔钻探技术在千枚岩地层的应用

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1、大斜孔钻探技术在千枚岩地层的应用罗诗伟，张联库（陕西省核工业地质局工程机械研究所，陕西咸阳７１２０００）摘要：大斜孔勘探施工是今后发展的一个方向，它不仅能达到直孔钻探的地质目的，而且还能深入到过去直孔无法勘探的矿床禁区，能获得显著经济效益。本文分析了在千枚岩地层进行大斜孔绳索取心钻探施工的难点，以及所采取的应对措施，并分别从施工方案、钻探机具、施工工艺、钻进参数和冲洗液的选择等几个方面进行了论述。关键词：大斜孔钻探；绳索取心；全液压钻机中图分类号：Ｐ６３４．７文献标识码：Ａ文章编号：１００９－２８２Ｘ（２０

2、１４）０６－００３７－０４前言目前勘探装备的市场需求和勘探市场的任务量已经趋于饱和，对于易于施工，施工条件相对较好的项目，竞争非常激烈，造成单位进尺的施工造价一降再降。然而在一些高难进入地带的施工量却在逐年增加，并且为了降低成本及施工风险，纷纷降低单孔的孔深，加大钻孔的倾斜角度，有的甚至达到４５°。大斜孔钻探是运用在金属固体勘探中，对于急倾斜矿体或地层自然倾斜严重的地层，技术上难以控制的矿区，为保证施工质量及压缩费用，设计时常常要求斜孔施工。大斜孔钻探技术不仅缩短了辅助工时、提高了勘探速度，更重要的是解决了

3、直孔及小斜孔钻探无法达到的地质目的，而且还能深入到直孔及小斜孔无法深入的矿床禁区，能获得显著经济效益。因此对于倾斜角度为４５°～６５°之间斜孔的绳索取心钻探施工技术、施工设备、钻进参数以及冲洗液的研究都具有现实的意义。隙发育、风化松散胶结性差，在钻探施工中，严重漏失、坍塌掉块超径缩径且取心困难，需多级口径钻进、多层套管护孔方能穿过。下部岩石结构较为完整，但软硬互层变化频繁，易破碎，倾角较大，易掉块、漏失泥浆，可钻性１～８级，地层不太稳定，涌水现象时有发生，钻具顺层易出现孔斜，经勘探得地层构造见表１。０表１岩

4、层地质结构孔位设计倾角大本次施工共设计钻孔四个，孔深在１９０～４２０ｍ之间，钻孔倾角最大６５°，最小４５°，其中最深设计孔深为４２０ｍ，倾角４５°，终孔直径不小于６０ｍｍ，岩心直径不小于３６ｍｍ，钻孔倾角弯曲每百米不大于２°，终孔孔底偏差小于５ｍ，全程取心，岩心采取率非矿区８５％，矿区带９０％以上。１．２大斜孔勘探施工的难点１施工地质条件恶劣本项目施工地点在陕西省汉中略阳县万家山地区，施工的地层为千枚岩层、灰岩层，该区地势起伏比较大，多山、多水，植被茂盛，环境优美，且孔位一般都在半山腰，保护性施工是第一要素

5、，故无法开辟大的场地及便道，搬迁比较困难。而且地层岩溶裂１．１搬迁转场困难根据此项目施工地点及设计孔位的布置情况，一般的机械式立轴钻机搬迁及运输不便，并且由于环保及保护植被的要求，上山的便道不能开很大，甚１．３收稿日期：２０１４－０８－１５作者简介：罗诗伟（１９７８－），男（汉族），新疆昌吉州人，工程师、注册建造师，机械设计制造及其自动化专业，主要从事钻探机械的研发、砼制品机械的设计制造以及对外技术合作，陕西省咸阳市玉泉西路秦都科技产业园，Ｅ－ｍａｉｌ：ａｎｕｏｖ＠１６３．ｃｏｍ。序号孔深／ｍ岩层地质结构是

6、否破碎１０～１４．７０覆盖层是２１４．７０～１８７．５０粉砂岩，千枚岩是３１８７．５～２０３．４０灰岩否４２０３．４０～２４０．５５破碎带是５２４０．５５～３７０．７０钙质千枚岩是６３７０．７０～４２０．０４灰岩否罗诗伟等：大斜孔钻探技术在千枚岩地层的应用第１５卷第６期３８至有些路段根本就没有开挖便道，全靠人走出临时便道，而且机械式钻机对于大斜孔的施工具有先天性的不利因素，以及还要配备钻塔等附属设备，这些钻探设备的采购及搬迁都会增加成本及浪费时间，因此经讨论研究项目组一致认为该施工必须选用轻巧便携式全液压钻

7、机。用动力分置，可以根据需要启动两台或三台柴油机供钻探施工需要，另外钻机还配备了２ｋＷ发电机１台，供液压油循环冷却和日常的照明以及简单的维修用电。钻塔２．１．４由于在山区施工，不便于搬迁及安装笨重的钻塔，该钻机自带取心桅杆塔，用于正常施工的绳索取心，提大钻时采用自带的油缸进行提钻。桅杆塔采用地质钻杆改制成，既轻巧又有强度和韧性，又解决了实际使用中对桅杆长短的需求，用户可以根据施工需要自由增减高度。施工对策及措施２钻探设备及钻具的选择２．１钻机２．１．１选用陕西核昌机电公司生产的ＨＱＹ－５００／６００（Ａ）全

8、液压钻机（图１），钻孔倾角４５°～９０°之间，钻进能力５００～６００ｍ，最高转速可达１２００ｒ／ｍｉｎ，最大扭矩可达１４００Ｎｍ，双油缸给进，长给进行程（１８００ｍｍ），最大解体部件质量１７５ｋｇ，孔口采用液压夹持器，能满足多种口径岩心钻进工艺，有利于提高钻效。并且此钻机模块化设计，便于拆卸安装，占用场地小，在结构上采用动力源执行部分和操纵部分分置的设计思路，以增强其对施工环境的适应能力，可以满足复杂地带施工的需