黄金洞金矿钻孔弯曲规律研究与防治措施

2016-12-15许立志陈晓峰

工程技术研究 2016年11期

关键词：板岩绳索金刚石

许立志，陈晓峰，王强，冯卫

（湖南省核工业地质局三一一大队，湖南岳阳 414100）

黄金洞金矿钻孔弯曲规律研究与防治措施

许立志，陈晓峰，王强，冯卫

（湖南省核工业地质局三一一大队，湖南岳阳 414100）

文章分析黄金洞金矿矿区的钻孔弯曲情况及原因，总结该矿区的钻孔弯曲规律及特点，介绍该矿区采用大口径钻进和其它防斜措施相结合的综合防治方法取得的效果，并对其机理进行了探讨。

钻孔弯曲；钻孔弯曲；规律；防治

1 矿区地质

区内岩性为粉砂质板岩、绿泥石绢云母板岩、变质长石石英砂岩、变质凝灰质粉砂岩、变质细砂岩、绢云母板岩等。矿物粒度一般在0.01～0.6mm之间，属中研磨性和弱研磨性地层，可钻性8级，石英脉高达11级。各层之间软硬变化较大，但层内变化小。地层倾向近北北东、北北西，岩层倾角50°～70°。该矿区勘探间距80m，勘探线方位为0°，钻孔设计为90°直孔，按照《地质岩心钻探规程》（DZ/T0227-2010）规定在直孔施工中每100m顶角偏斜不超过2°。

2 钻孔弯曲规律及原因

2.1 钻孔弯曲规律

通过对矿区杨山庄、泥湾、深坳里、凤形窝等区域施工钻孔弯曲情况统计，各施工区域钻孔弯曲的程度有一定差异，但钻孔的弯曲规律都是“顶层进”，朝着西南方向200°左右偏斜。

2.2 钻孔弯曲原因分析

（1）地层及构造因素。黄金洞金矿区地层产状较陡，变化较大，岩层倾角50°～60°。粉砂质板岩、绿泥石绢云母板岩、变质长石石英砂岩、变质凝灰质粉砂岩、变质细砂岩、绢云母板岩各层之间软硬变化较大，岩层构造、层理、节理比较发育，软硬互层变化频繁，是造成钻孔弯曲的主要原因。

（2）工艺技术因素。钻孔弯曲受如下因素影响：①设备安装质量是机台容易忽视的问题，往往因钻机机坪不平或填土过多、钻机安装不平整、天车，立轴，孔口不在一条直线，造成钻孔开孔弯曲；②钻孔口径级数越多，换径次数越多孔斜概率就越大。另外换径时不使用带导正的钻具或使用的导正钻具与变径钻进钻具不同心都容易造成钻孔孔斜；③钻压、转速选择不合理，以及冲洗液润滑效果差，孔底岩粉排不干净，地层破碎时出现掉块，若操作不当则容易导致孔斜。钻进时盲目追求进尺，钻压过大是导致钻孔弯曲的主要原因；④该矿区钻孔上部采用小口径钻具钻进容易导致钻孔弯曲。矿区ZK1604孔￠110mm口径开孔钻进至20m，换径S95绳索取心金刚石钻进至60.5m，换S75绳索取心金刚石钻进，100m偏斜3.10°，200m偏斜5.99°。ZK11002孔￠110mm开孔钻进16m，换径S95绳索取心金刚石钻进至27m，换S75绳索取心金刚石钻进，100m偏斜2.02°，200m偏斜14.10°。

3 钻孔弯曲的防治

3.1 钻孔弯曲防治措施

工作中要做好一系列措施防治钻孔弯曲，具体有：①严把开孔验收关。做到“一平，一条线”即钻机安装平稳，天车、立轴、孔口一条线；②开孔采用金刚石钻进，参数选用低钻压较高转速；尽量简化钻孔结构，减少换径次数，换径时必须带导正；③严格控制钻进工艺参数：钻压8-9KN，转数600～1100r/min，泵量60～80L/min。泥浆参数：粘度19～20s，密度1.2g/cm³，虑失量15mL/ min，pH值7～8，泥饼厚度0.5mm；④采用初级定向和大口径绳索取心钻进。

3.2 钻孔弯曲防治效果

（1）采用初级定向钻进。ZK2002，ZK1202两孔，根据所掌握的钻孔偏斜规律，采取反向压角度的初级定向方法钻进，钻孔弯曲规律是往西南方向偏斜，均采用往北东方向压角度1.5°，采用￠110mm电镀金刚石钻头开孔，分别钻进至12m和9m，换径S95mm绳索取心金刚石分别钻进至35m和30m，换S75绳索取心金刚石钻进至终孔，钻孔弯曲情况见表1。

表1 采用反向压角度方法施工测斜数据

（2）采用S95绳索取心钻进。ZK1604，ZK2402两孔，采用￠130mm钻具按设计倾角开孔，分别钻进至45m和31m，换径￠110mm钻具钻进分别至153m和122m，换S95绳索取心金刚石钻进至终孔，钻孔弯曲情况见表2。

表2 采用S95绳索取心钻具施工测斜数据

3.3 防治效果分析

从表1、表2可看出：①采用初级定向钻进施工没有达到预期目的，开始钻孔轨迹顺着所压角度方向北东方向偏斜，基本在60m左右又开始往东南方向偏斜，最后方位将保持在西南方向，如果继续钻进，到达一定孔深后断钻杆事故频繁，该方法在该矿区不理想；②采用S95大口径绳钻钻具钻进，取得了较好的防斜效果，提高了钻孔合格率，试验的两个钻孔均达到设计要求；提高了钻进效率，之前矿区钻进的最高钻月效率为270m/月，采用S95大口径绳钻钻具钻进后钻月效率提高到470m/月。采用S95大口径绳钻钻具钻进，降低了纠斜所带来的高成本投入，加快了施工进度，同时也降低了工人劳动强度。

采用大口径钻具钻进方法防斜，实践证明是可行性，能取得较好的防斜效果，其主要原因在于：①钻具的刚性增强，S95绳钻钻具比S75绳钻钻具的刚性强，钻进过程中钻具不容易弯曲，达到防斜效果；②S95绳钻钻进工艺参数较S75绳钻钻进平稳合理，钻进过程中可以防止钻孔弯曲。