■王炳胜

（安徽省铜陵市八一二地质队 安徽铜陵 244008）

复合烧结孕表镶金刚石钻头在"打滑"地层中的应用

■王炳胜

（安徽省铜陵市八一二地质队 安徽铜陵 244008）

本文主要探讨的是关于复合烧结孕表镶金刚石钻头在"打滑"地层中的应用问题，在具体的论述过程中，首先从施工地层分析入手去论述，同时分析了施工设备的选择，其次论述了施工状况以及复合烧结孕表镶金刚石钻头的具体应用问题，最后是关于金刚钻在"打滑"地层中应用的几点体会。[关键词]金刚石钻头地层施工应用

我国的金刚石钻进技术开始于上个世纪60年代，对于地质条件良好，硬度不大的岩石，使用一般的金刚石钻进技术就可以有效的解决[1]，但是对于一些比较完整，比较坚硬的岩土，使用普通的金刚石钻进技术不仅效率低下，而且还会存在“打滑”，对于这种情况就需要使用复合烧结孕表镶金刚石钻头，才能在施工中保证效率，本文主要论述的就是关于复合烧结孕表镶金刚石钻头在 “打滑”地层中的应用问题。

1 施工地层分析

复合烧结孕表镶金刚石钻头在具体使用过程中，主要是针对于一些颗粒比较均匀的岩石，这种岩石硬度比较大，单轴抗压强度也较高，研磨性比较差，使用其他钻进技术会出现“打滑”现象，这种岩石中一般含有较高的石英，就使得岩石的硬度比较高；比较致密，就会造成岩石的研磨性较弱，在使用金刚钻头钻进过程中，钻头的胎体很难磨损，金刚石不能出刃实现岩石的钻进。

2 施工设备的选择

对于“打滑”地层，由于其硬度高、结构致密、强度大等特点，在施工过程中主要考虑的就是金刚石钻头胎体的耐磨性和金刚石的本身性质需要和岩石的特性相适应，如果不能适应将会造成金刚石钻头在钻进过程中出现脱落、崩刃等。所以在解决“打滑”地层钻进过程中工作效率问题的时候，除了考虑钻头的一些特殊性之外，在施工设备的选择上一般选择一些常规的施工设备就可以满足要求，主要的设备有HXY-5、HXY-6的千米钻机，配套水泵是BW-250型水泵。相应的电机为50KW、70kw。

3 施工状况以及复合烧结孕表镶金刚石钻头的具体应用

南陵姚家岭金铅锌矿的ZK3708、ZK3709、ZK3710号孔，设计孔深分别为1000m、1100m和1050m。

该勘探线上布置的钻孔上部（300米）地层均比较完整、中等硬度、地质条件也比较稳定。

该矿ZK3708上部地层比较完整、属于中等硬度、地质条件也比较稳定，我们采用的是金刚石绳索取心钻进技术，但是钻进到120m的时候，地质情况发生了改变，出现了坚硬的花岗岩，颗粒比较均匀，强度较高，使用金刚石绳索取心钻进技术效果不明显，进度比较缓慢，有时候一整天只能钻进0.5-1m，大部分时间没有效果，在更换成其他金刚钻头之后，依旧不能正常的进行钻进，对于提出来的钻头，钻头的胎体没有任何磨损，在这种情况下，我们又使用了一种新的钻头，那就是软胎体钻头，使用了这种钻头基本可以保证施工进度，但是该软胎体钻头在钻进过程中，磨损的比较严重，往往在钻进了20-30米之后，钻头就不能正常工作了。频繁的上下钻不仅增加了辅助时间，也增加了钻头成本。这种情况下，对于钻进工作只能停留下来，寻找新的钻进方法。

通过我们对岩石的特性分析，我们发现该岩石主要为花岗岩，颗粒比较均匀，我们对其特性做了实验，发现该岩石压入硬度达到了5100MPa-5400MPa，单轴抗压强达到了170MPa-190MPa，同时研磨性较差，也就是说金刚钻在钻进过程中会出现“打滑”，所以才使得钻进效率低下，分析了这些技术因素之后，我们觉得对于“打滑”地层的施工需要了解金刚石对于岩石的破碎原理，以及在钻进过程中的客观因素。通过不断地分析，提出了复合烧结孕表镶金刚石钻头的想法，根据这个想法，再将复合烧结孕表镶金刚石钻头研的胎体形状进行改变，主要是二梯形，此外还有二三环形。水口数目达到了6-8个，在具体设计的过程中将胎体的成分人为地改变了，加入了一些可以保证金刚钻迅速出刃的特殊元素[3]，在施工钻进过程中，首先磨损的是表层镶的特殊材料，在特殊材料磨损完成后可以保证金刚石的快速钻进，这种技术方法在后面的ZK3710、ZK3711钻进过程中，效果显著，这种复合烧结孕表镶金刚石钻头在使用过程中，每一个钻头的使用寿命也比较长。减少了在施工过程中花费在更换金刚钻头上的时间，保证了工期。

在完成南陵姚家岭金铅锌矿的详查钻探任务之后，在南陵县桂镇铅锌铜矿的钻进过程中，又遇到了这种“打滑”的地层，ZK6201设计深度为800m，在使用普通的金刚石钻进到350m的时候，钻进速度比较缓慢，严重的影响到施工工期，更换了多个金刚钻头之后，钻进效率依然是没有任何改观，这个时候我们对地层情况进行分析，发现地质情况发生了改变，出现了坚硬的花岗岩，颗粒比较均匀，强度较高，这个时候我们想到了在桃花山遇到的问题，我们就决定使用复合烧结孕表镶金刚石钻头试试，没想到使用这种钻头之后，效果很明显，钻进速度有了保证，整个钻进工程比较顺利，还提前完成了钻进任务。

4 关于金刚钻在“打滑”地层中应用的几点体会

通过以上的施工，对于金刚钻在“打滑”地层中的应用有以下几点体会：

（1）对于“打滑”地层的钻进，需要处理的问题就是金刚石钻头和坚硬岩石的适应性问题，只有解决了这个问题，才能在施工过程中保证工作效率。

（2）传统的一些金刚钻进技术在面对“打滑”地面的施工过程中，效率比较低下，同时还会造成钻头的损坏，在一定程度上增加了施工所需要的成本，同时对于施工的工期也有着一定的影响。

（3）对于“打滑”地层的施工，需要在现有设备的基础上不断改进和创新，才能实现钻进技术的长远发展。

（4）钻进设备的研发制造需要结合实际的工程情况进行，同时要加强施工单位和研发制造单位的联系。

5 结束语

在一些矿区的施工过程中，经常会遇到一些硬度高、结构致密、强度大的地层，在使用常规的一些钻进设备施工时，常常不能保证施工的效率，而且还会增加施工过程中的成本费用，通过对复合烧结孕表镶金刚石钻头在实际工程中的应用，效果显著，对于“打滑”地层的钻进，我们需要不断地研究和创新才能使得钻进技术在实际的施工过程中发挥到更大的作用。

[1]梁广华,迟玉亮.复合烧结孕表镶金刚石钻头在"打滑"地层中的应用 [J].探矿工程(岩土钻掘工程),2013(4).

[2].关于打滑地层金刚石钻进的若干问题 [J].探矿工程,2013(6).

[3]罗爱云,段隆臣,王伟雄,田永常.打滑地层新型孕镶金刚石钻头 [J].地质科技情报, 2012(12).

P624[文献码]B

1000-405X（2015）-10-347-1