金属矿床深孔钻探技术中存在的问题及改善对策

范崇满，张远峰

（1.河南省地矿局第二地质勘查院，河南 郑州 450000；2.中铁十二局集团第七工程有限公司，湖南 长沙 410000）

随着我国经济的不断发展，对矿产资源的需求也越来越大。金属矿产资源短缺严重制约了经济的发展。为此滕吉文院士曾经在文章中指出，“在高新技术迅猛发展和科学领域不断进步的今天，地球科学也要不断的去突破自身已有的框架，寻找自身的发展道路，即必须进行广泛的深部找矿，不断的进行勘探与开发，以此来为经济发展提供动力”。本文主要研究了当前我国金属矿床深孔钻探技术中存在的主要问题，并提出了相应的解决方案及对策。

1 金属矿床深孔钻探技术中存在的问题

金属矿床，成因比较复杂，尤其是后期受到地质结构和成矿作用的影响，造成金属矿床的力学性质和完整程度差异较大，在钻探施工过程中，技术难度也较大。在进行“探边摸底和攻深找盲”工作对老矿区进行勘察时，由于受到前期开采工作的围岩采动的影响，使老矿区的勘察环境发生了变化，尤其是老矿区岩石松动、采空区密布等问题严重，这些都加大了钻探施工的难度。

深孔钻探不仅需要投入大量的资金，施工中问题多施工难度也大，并且在深孔钻探的过程中还存在着许多不可预见性的因素，这些都制约着深孔钻孔工作的开展。而深孔钻进技术自身也存在着一些问题，主要涉及到钻孔质量、防斜和纠斜技术、钻探综合经济评价、硬脆碎地层的取芯技术、硬岩层的钻进技术、复杂地层的堵漏和护壁技术、钻孔结构自身的优化设计以及钻探设备的技术配套等相关问题。因此，加大对钻探技术的优化研究，对于解决当前深部钻探施工中遇到的技术问题，提高我国钻孔施工的质量，以及加快地质勘查进度均有比较重要的意义。

除此以外，由于勘探所设计的钻孔较深，其在施工过程中所遇到的问题也会较多，与此相对应的施工费用也大大增加。依据我国2010年试用的《地质项目预算标准》，对一个2000米的超深孔进行施工，其施工费用为491.4万元[1]。

按照当前地质市场的施工价格计算，0m～500m的孔段，一米的钻探费用为500元，超过500米之后，孔深每增加300米，其钻探费用将提高30%。具体钻探费用的计算如表1所示。

表1 钻探费用计算参数

2 金属矿床深孔钻探技术优化对策

2.1 深孔钻探施工技术设计

由于深孔钻探的成本投入较大，所以对它的期望值也较高。在施工过程中，要想保障每一个钻孔都能够达到预期的设计目的，就要有一套比较完善的施工技术方案，就是按照钻孔来编制《单孔施工组织设计》[2]。设计里面要涵盖所有的施工内容，包括设备与动力选择，矿区底层条件，岩石物理机械性质，钻探机具以及钻进的方法选择，质量与安全措施，钻孔结构以及技术套管设计，效率与施工进度设计，冲洗液和钻进参数，施工组织与管理等。

2.2 钻孔口径选择

普通的金刚石钻进工艺，由于其自身的环状间隙较大，在进行500～1200米中深孔的施工时，由于冲洗液循环的压头损失比较低，因此，在常规的钻孔口径系列里使用基本合理。而采取绳索取芯技术工艺以后，由于绳索取芯技术工艺环状的间隙比较小，致使压头的损失增加，因此对钻孔级配也相应的提出了新的要求。除此以外，在进行2000米深孔施工时，套管护壁、泥浆护壁依然是一个不可或缺的技术措施[3]。因此，在对底层比较复杂的金属矿施工时，钻孔结构可以按照新规程的标准进行优化，以此来推进施工顺利进行。

2.3 钻孔结构设计与优化

根据地质设计要求，在施工前，首先要明确钻孔的终孔口径，然后在根据底层复杂程度、工艺技术、护孔方法、冲洗液类型，本着经济适用原则，以此来进一步确定钻孔的自身结构。在进行地质设计时，需要进行孔内测井或者采取井中物探方法进行试验，除此以外，还要依据入井仪器的外径来进一步确定钻孔最终的终孔口径，进而在依次确定上部钻孔结构。

2.4 钻进技术参数

与普通浅孔的钻压与转速不同，深孔钻进在进行施工时有自己独特的钻压与转速要求。当孔深在0m～800m之间时，可以采取常规钻进参数，而孔深超过800时，就要依据钻机的运行能力，保持高速转速，其压力也应该按照钻头的唇面形状、岩石力学性质以及可钻性进行适当调整，而泵量也要依据钻进效率与环状间隙进行适度的调节。

2.5 开展深孔钻进技术攻关活动

由于深孔钻探的投入较大，并且风险较高，周期较长。在施工过程中可能会遇到许多从未遇到过的新问题，为此，施工单位要适当的结合钻孔的具体情况来组建一个专业的钻探技术攻关小组，以此来解决施工过程中遇到的种种问题，保障施工的顺利进行。

3 结语

通过本文的探讨分析可以了解到，当前我国金属矿床深孔钻探技术中仍然存在着许多问题，但是随着科学技术的不断进步，金属矿床深孔钻探技术中的问题也在逐渐的得到解决。金属矿床深孔钻探技术的研究需要一个漫长的过程，它仍然需要我们继续深化研究与探索。