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摘要：某河南省金屬礦區(qū)為多金屬復(fù)雜地層礦區(qū)，礦區(qū)地層堅硬且質(zhì)地復(fù)雜，開采難度較大。為了解決開采問題，提高開采效率，提出復(fù)雜地層鉆探施工方法。首先對礦區(qū)復(fù)雜地形進行實際考量分析，明確主要開采問題?；谠O(shè)計的施工設(shè)備，對礦區(qū)覆蓋層鉆進、風化層鉆進的鉆探施工方法，進行重新設(shè)計研究并通過使用廣譜護爐劑、低粘增效粉以及改性瀝青制備低相泥漿，提高鉆進效率。通過實際考量可以確定，設(shè)計的施工方法具有實際推廣價值。

關(guān)鍵詞:多金屬；復(fù)雜地層；鉆探

施工鉆探工藝是大型金屬礦開采最重要的技術(shù)手段之一，也是礦產(chǎn)資源開發(fā)效率的主要保證。相比較一般的金屬礦區(qū)，多金屬礦區(qū)地層大多更為堅硬且礦區(qū)開采環(huán)境復(fù)雜，制約因素較多，施工隊地層進行鉆探工作也具有更高難度。必須設(shè)計一種多金屬礦區(qū)復(fù)雜地層鉆探施工方法，應(yīng)對多金屬復(fù)雜地區(qū)地層鉆探工作。對此以河南省某多金屬施工礦區(qū)為研究對象，設(shè)計多金屬礦區(qū)復(fù)雜地形施工鉆探方法。首先對研究礦區(qū)進行實際綜合性分析，獲取主要開采問題。針對獲取的分析結(jié)果，對施工隊所用的鉆探設(shè)備和鉆孔結(jié)構(gòu)進行重新設(shè)計，提高鉆探設(shè)備對堅硬地層的掘進效率[1]。

1多金屬礦區(qū)鉆探問題分析

經(jīng)過探究可以確定，該礦區(qū)地層褶皺及斷裂構(gòu)造發(fā)育較為完全，地層褶皺構(gòu)造對礦體控制作用明顯，內(nèi)部斷裂層結(jié)構(gòu)對目標研究礦區(qū)具有一定的破壞作用。因為礦區(qū)整體處于傾斜構(gòu)造帶中，所以內(nèi)部地質(zhì)起伏波動較大。經(jīng)過實際勘測，礦區(qū)軸面略向西部傾斜，傾斜角度大約在48°左右。礦區(qū)整體呈內(nèi)部斷裂發(fā)育，綜合走向為NEE、NW、NNE三組。其中NNW方向最為明顯，主要露出兩條斷裂層，對礦區(qū)影響挫動較大。利用三維影像儀，對礦區(qū)各層結(jié)構(gòu)進行三維掃描，其主要問題分析如下：礦區(qū)表層第四系和表面強風化巖層整體膠結(jié)性較差，因為礦體種類較多所以全區(qū)結(jié)構(gòu)分散。在實際鉆進操作中很容易發(fā)生垮塌、掩埋以及擠鉆事件；礦區(qū)褶皺和斷裂層發(fā)育完善，礦區(qū)碎裂帶較多，巖石層破碎狀態(tài)明顯，裂隙發(fā)育較差，很容易發(fā)生垮塌、掉塊、漏水包括憋水等現(xiàn)象。礦層上部普遍存在堅硬的表皮結(jié)構(gòu)，表面硅化強烈，硬度較大，鉆進較為困難，整體屬于最典型的的硬、脆、碎地形。對此，必須合理開發(fā)鉆探技術(shù)。

2多金屬礦區(qū)復(fù)雜地層鉆探方法設(shè)計

2.1鉆探設(shè)備及鉆孔結(jié)構(gòu)設(shè)計為了應(yīng)對復(fù)雜地形，設(shè)備整體選用XY-57型和XY-15型軸立礦區(qū)巖芯鉆機。泥漿泵選擇為SG-15型四角直角塔裝結(jié)構(gòu)。電機功率為15kw左右。繩索轎車選擇JSJ-1500絞索車結(jié)構(gòu)，繩索取心鉆桿。由于目標研究礦區(qū)巖石層破碎狀態(tài)明顯，裂隙發(fā)育較差，很容易發(fā)生垮塌、掉塊且礦層堅硬打滑等問題。為了解決這一問題，保證鉆探設(shè)備正常運行，決定使用下屬鉆孔結(jié)構(gòu)，具體參數(shù)下：180毫米口徑作為開孔口，鉆頭覆蓋層下入距離為145毫米，外部包裹孔口套管。利用110毫米口徑鉆頭直接開孔，鉆入覆蓋層下方108毫米處，進行套管。中間包口為130毫米口徑，為鉆進過程中出現(xiàn)的特殊情況保留控制空間。利用95毫米口徑的繩索鉆直接鉆入到礦區(qū)200米后，入89毫米套管，最后用77毫米繩索鉆一直鉆到終孔。

2.2鉆進工藝程序設(shè)計在實際操作時，開工采用180毫米合金制或者復(fù)合片空心鉆頭，鉆進距離為0到20m，下入145毫米套管為孔口管。為了避免硬質(zhì)的核心鉆頭與套管產(chǎn)生劇烈摩擦而導(dǎo)致鉆頭損壞，可以采用胎式復(fù)合片進行鉆頭隔離，等到鉆頭穿過礦床風化層后，再進行套管操作。根據(jù)該礦區(qū)傳統(tǒng)地層資料，其200米以下的礦層裂隙破碎帶發(fā)育完善，且伴有極強的掉塊現(xiàn)象，危險性較高，所以為了保證鉆進效率，直接選用95毫米繩索取芯工藝鉆，取250米左右距離，隔離上部破碎帶，減少礦區(qū)掉塊發(fā)生。研究發(fā)現(xiàn)，該礦區(qū)表面第四系露出面積較大，礦層堆積物結(jié)構(gòu)及其松散，覆蓋層膠結(jié)性極差，礦層取芯困難。但是我國地質(zhì)技術(shù)要求施工隊取芯率必須小于65%，所以需要采用150毫米硬質(zhì)核心復(fù)合片進行低速滿轉(zhuǎn)，通知鉆取壓力采用泥漿鉆進。泥漿混合材料選用膨潤土水和火堿的混合物，采用比例結(jié)構(gòu)為75:20：5.當鉆進設(shè)備鉆進到礦區(qū)砂礫巖層時，如果出現(xiàn)泥漿側(cè)漏包括坍塌現(xiàn)象，可以在孔內(nèi)添加泥球，提高泥漿性能，保證孔壁的穩(wěn)定性[2]。

3結(jié)語

以河南某多金屬礦區(qū)為研究對象，設(shè)計了地層鉆探施工方法，先對礦區(qū)復(fù)雜地形進行實際考量分析，明確目標礦層主要開采問題。根據(jù)開采問題，對鉆探施工隊所用鉆探設(shè)備和鉆孔結(jié)構(gòu)進行重新設(shè)計。針對覆蓋層鉆進、風化層鉆進的鉆探施工方法進行設(shè)計研究，并通過使用廣譜護爐劑、低粘增效粉以及改性瀝青制備低相泥漿提高鉆進效率。通過實際考量可以確定，設(shè)計的施工方法具有實際推廣價值。

作者：范崇滿；張遠峰 單位：1.河南省地礦局第二地質(zhì)勘查院，2.中鐵十二局集團第七工程有限公司