矿山深孔钻探绳索取芯钻进技术的应用研究

李军委，李凤乐，魏冬哲

（1.内蒙古自治区包头市昆都仑区核工业二〇八大队，内蒙古 鄂尔多斯 010410；2.山东省青岛市石大华通科技有限公司，山东 青岛 266400）

我国地大物博，地势复杂，复杂地层是矿山开采时最常遇到也是最为棘手解决的问题。所以急需引进新型钻进技术，本文所介绍的矿山深孔钻探绳索取芯钻进技术便是采用液动冲击回转工艺，便可以提高开采矿山工作效率，解救岩石打滑及堵塞问题，从而有效提高矿区开采的工作效益[1]。下面便从矿山深孔钻探绳索取芯钻进技术的设计原理及具体实例的应用研究等方面进行解析[2]。

1 绳索取芯液动冲击回转钻进技术简述及优势

（1）矿山深孔钻探绳索取钻进技术概要。矿山深孔钻探绳索取芯钻进技术主要采用的是液动冲击回转技术，液动冲击工具的研究最开始用于地矿勘探队，它的研究使用已经超过了五十多年，历经长时间的研究为如今的液动冲击回转技术的发展奠定了坚固基础。相关工作人员在液动回转钻进技术的成果基础上，积极对冲击器的结构参数进行合理优化与适当改进。

（2）绳索取芯液动回转钻进技术优势。绳索取芯钻进也叫作不提钻取芯钻进，最开始这种工艺技术主要应用于石油钻井工作中，目前这种工艺技术也用在地质找矿、冶金系统，铁路运输系统与核工业系统等方面，都具有良好的经济效益与社会好评反馈。在复杂的地势地层中采取绳索取芯钻进技术，具有可以解决深孔地层的压力平衡、深孔内的钻杆柱受力较为复杂、以及由于钻杆环与深孔壁间隙过小，导致泵压过高，冲洗液增加上返压力等一系列特点。其中在地质找矿产业中，经过长时间的对比使用，绳索取芯液动冲击回转钻进技术的优势便更为突出：①有效地提高钻进工作效率，克服砂石滑落问题；②降低工作成本，延长钻具的使用时间；③加强钻孔直线式工作；④提高岩石采取率，减少堵塞现象。

2 矿山深孔钻探绳索取芯钻进技术的实际应用与研究

无论深孔钻探方面有多么先进的技术，都钻孔前都不知道具体的岩层状态，即使有钻孔资料，也难以保证在岁月推移下岩层不会发生变化，所以只有真正地进行钻孔勘测才能够获得最准确的数据。下面便从云南矿区深孔钻探的四个方面，简单介绍绳索取芯钻进技术的实践应用。

（1）施工时的岩层状态。矿山的开采首先要注意的就是岩石产状，岩石层产出的不同状态就叫作岩石产状，包括斜角、走向以及倾斜构成岩层在空间产出的不同状态的统称。在云南矿区，岩层结构复杂，层次纹理脆弱，发育及不完全，非常容易发生破碎情况。但是有另一部分岩石可钻性可达到7级～8级，破碎对于其中的大部分中硬岩或硬岩，完全成功率较低，另外还要防止工程过程中有意外发生。另外还有一部分可钻等级达到9级的硬岩种类，主要由硅化角闪斜长花岗岩与蚀变岩共同组成，此类岩石破碎难度非常大。再者，云南地区地势复杂多变，大多岩层构造运动活跃，岩石层结构复杂且变化多端，在岩芯被破碎的基础上，不同种类的开采工程事故多有发生。

（1）钻探设备及施工材料。矿山深孔钻探绳索取芯钻进技术具有三级配套，分别是指s95钻具、s75钻具和s59钻具。在厚薄度不同的岩层可以使用不同级别的钻具。根据云南具体地层的状态数据，预测容易发生的复杂情况与钻孔方面的各个因素，利用好绳索取芯钻具的三级配套，可以有效解决矿山开采中复杂岩层塌陷、漏水、岩层打滑等问题，相应提高工作效率。

在深孔或者超深孔工作工程中，必须要使用能够提高钻杆的强度与密封性的新型设备，例如新型钻杆或者加强型钻杆等工具，这种配套设施可以大大降低施工事故的发生率，保证安全高效的钻进工作的进行，提高工作效率。

（3）矿山深孔钻探时的技术参数.矿山深孔钻探时，在各个设备性能保证下，应该采用高参数以满足实际需求。钻机的钻压为15KN～20KN，钻机的钻压于钻头的转速相匹配，所以钻头的钻速为350r～750r每分钟，水泵的泵压为0.5MPa～2.5MPa，水泵的泵压也要与泵量也相匹配，所以泵量为50L～90L每分钟。假如泵压过高的意外发生，整个工作系统都会因为冲击阀变形而暂停。所以只有坚持采用匹配的运转系统，整个采矿系统才会像齿轮一样有效运转，从而提高工作效率。

（4）矿山深孔钻探绳索取芯技术的试验结果。“知己知彼，百战不殆”的老话放在工程进行中同样适用，岩层机械钻进必须事先考察当地的岩层情况，根据特殊岩层结构进行特殊钻探。液动锤之间的间隙可以之间影响冲击器是否能够稳定工作，为了保证冲击的有效性，相关工作人员有必要适当调整间隙，保证工作稳定进行。而冲击器的正常运行还与冲洗液是否充足有着直接关系，冲洗液的充足可以保证它能够将充足的能量传输给冲击器，以完成冲击工作，所以，冲洗液又是影响工作能量及工作稳步进行的关键点。在钻具的外环间隙方面应该适当增加，因为现阶段普遍使用的为外经75mm的钻头，在本次试验研究中发现外环间隙的泵压多有损坏，所以应当适当增加外环间隙，从而降低泵压数额，保证开采工作顺利进行。由实践操作可知，绳索取芯钻进技术在工作效率与岩层利用方面都有着良好工作效益。哲学上说“实践是检验真理的唯一标准”，由此可见，矿山深孔钻探绳索取芯钻进技术的明显优势。

3 积极推广绳索取芯钻进技术

有云南矿区的实际操作可知，矿山深孔钻探绳索取芯钻进技术对于工作效率的提高是积极有效的，根据现如今我国不良采矿行业的泛滥，我国矿区地貌环境令人堪忧，严重破坏自然环境，损坏生物链。只有利用先进的设施取芯钻进技术才能够在最大程度保护自然环境的基础上，有效的提高采矿效益。总结近几年的经验，目前钻头是影响绳索取芯钻进技术的关键，市场上大多钻头对于地层的广泛使用度较低，致使钻头使用寿命短，从而便会影响矿山开采的工作进程。

4 结语

矿山深孔钻探绳索取芯钻进技术作为一种新型工艺技术，具有实践工作已经验证了的工作效率与工作成果，新技术工艺的出现，对于整个采矿业来说，既是机遇同样也是挑战。对于机遇，各工作人员应该积极抓住，积极应用，对于挑战，相关工作人员应该努力完善所工作系统，提高自身操作技术水平，并且要通过反复实践逐步完善该工艺技术，积极为采矿事业奉献自己的青春。