郝海洋

(1.贵州省地质矿产勘查开发局115地质大队，贵州 清镇 551400； 2.贵州地矿德诚建设工程公司，贵州 清镇 551400)

1 问题的提出

水银洞金矿Ia矿体发育在龙潭组和茅口组之间的不整合面附近，经沉积作用、构造作用和热液蚀变而成为蚀变体(SBT)，SBT主要为硅化角砾状粘土岩(P3l1下部)和强硅化角砾状灰岩(P2m上部)组合[1-5]。该矿区Ia矿体内地下水丰富，部分区段为承压水，钻孔孔口静水压最高可达0.68 MPa，钻孔涌水量最高可达112.86 t/h。工程实践表明，无论地表钻探还是坑道钻探，孔内涌水给小口径绳索取心钻探带来了极大的施工难题[6-9]。坑道钻孔由于钻孔浅，不能像地表钻孔通过增加泥浆密度，增加有效的液柱压力来平衡地层压力[6, 10-12]。然而，水银洞坑道钻探施工中发现：钻遇涌水层后，孔底钻屑和岩心碎块可随孔内高压水而冲出。如此则无须起大钻，可以大大提高工作效率。那么究竟多大尺寸的岩心在多大的孔内压力作用下才能自动排出呢？如何调整和控制参数来实现不起钻而获得岩心的目的呢？

2 孔内岩心的受力分析

分析岩心在孔底的受力情况，则可以定性、定量的分析出能随孔内水自动排出的岩心尺寸大小。根据水银洞钻孔岩心的实际形状，将岩心分为完整柱状(如图1b中的1号结构)和破碎状(如图1b中的2～5号结构)两类。以倾角(注：倾角与钻孔的井斜角互余)为α的斜孔为例，假设忽略破碎岩心颗粒间的碰撞作用，岩心受到了自身重力G、孔内涌水的作用力F涌、浮力f浮、钻杆内壁的支撑力F支、钻杆内壁的摩擦力f摩，岩心在钻杆内部不受除上述力以外的力，则岩心在孔内的受力如图1所示。……