涌水孔绳索取心钻探施工技术在钨（钼）矿中的应用

郭如伦，冯 航

（西藏地勘局第六地质大队，西藏 拉萨 850000）

根据相关研究资料表明，大部分钨（钼）矿地层结构复杂，且上部地层硬度偏高，主要呈现硬脆碎、裂隙特征，导致钨（钼）矿钻探勘查工作具有较大难度，传统的钻探施工技术无法满足钨（钼）矿钻探需求，所以此次提出涌水孔绳索取心钻探施工技术在钨（钼）矿中的应用，将涌水孔绳索取心钻探施工技术应用到钨（钼）矿地质钻探勘查工作中，以西藏左贡县拉荣矿区钨（钼）矿为例，西藏左贡县拉荣矿区钨（钼）矿位于西藏自治区东南部，昌都市境东南部。总面积11726km2。该矿区区域构造变形主要表现为地壳运动（岩石圈构造）引起的各种地质构造现象，主要为褶皱和断裂，区域主要有沙龙牛场向斜、然度海背斜及热都-松普背斜三个褶皱带。区域断裂较发育，从西至东分别有F2、F3、F4、F5，其中与区域成矿关系密切的断裂为拉荣断层，该断层两边多处发育与主断层相交的次级断层，并在断层交汇处往往见有矿（化）或矿（化）体，如拉荣钨钼矿点、然渡海铜矿点。区域内变质作用较发育，变质岩石分布广泛，除新生界、侏罗系、白垩系及部分三叠系外，其余地层均有不同程度的变质。变质作用类型有区域变质作用，动力变质作用，接触变质作用及混合岩化作用等，其中，以区域变质作用最为发育，形成的岩石最为广泛。由于该矿区地质条件复杂，对区域地质勘查工作具有较大难度，为此利用涌水孔绳索取心钻探施工技术完成矿区勘查工作，为钨（钼）矿地质勘查和开采工作提供理论依据。

1 涌水孔绳索取心钻探施工技术在钨（钼）矿中的应用

1.1 钻探主要设备的选择

设备的选用主要考虑到要经济合理，又要满足生产需求，要求取心的岩层，全孔平均采取率一般不得低于90%；矿化带、重要标志层以及矿层与顶板交界处以上和矿层与底板交界处以下各3m～5m范围内的岩层，平均采取率一般不得低于95%。根据矿区具体地质特征，以及涌水孔绳索取心钻探施工技术施工要求，合理选择钻探设备，涌水孔绳索取心钻探施工技术钻探主要设备投入如下表所示。

表1 涌水孔绳索取心钻探施工技术主要设备投入

1.2 钻进施工

图1 钻孔结构及套管程序

该项目地势坡度较陡，伴随少量草皮，表层多为松散砾石，道路及场地的修建难度较大。为了减少施工用地，保护环境，修理道路平场时尽可能的在保证钻探正常施工前提下，减少施工用地，但是设备的安装摆放要按照《标准化机台建设》中的要求进行，达到安全，整洁[1]。涌水孔绳索取心钻探施工技术需要严格依照《地质岩心钻探规程》DZ/T 0227-2010、《地质勘探安全规程》AQ2004-2005、《岩心钻探安全操作规程》以及《地质岩心钻探操作技术规程》。该项目地层较为复杂，岩石硬脆，软硬不均，掉块现象较为严重[2]。为了保证施工顺利安全进行，提高生产效率，在钻孔结构的设计上，先将上部覆盖层、松散破碎地层和裂隙发育的漏失地层用套管隔开，再采用小口径钻具钻进的方法施工。钻孔一般采用PW口径开孔，PQ、HQ口径尽可能的多打，HQ口径直接施工至设计孔深，若HQ口径不能施工至设计孔深时，采用NQ口径钻进至设计孔深。采用多层套管主要是减少掉块地层的掉块现象，保证下一口径正常顺利施工,下图为钻孔结构及套管程序。

在矿区所施工的三个钻孔中，主要会遇到石英片岩、花岗闪长岩、二长花岗岩、石英砂岩、砾岩、灰岩及其复杂地层，如强风化地层、含砂层、凝灰岩缩径层、破碎掉块地层等。岩石可钻性等级主要在硬—坚硬之间，可钻性级别在8级～10级，岩石研磨性主要在弱研磨性-中等研磨性之间[3]。根据实际施工情况，在钻进至硬岩时，选用12/14级钻头比15/16级钻头使用寿命高，但是12/14级钻头极易出现不出刃、打滑现象，钻进效率要低得多。使用15/16级钻头在扫孔过程中极易磨损钻头，造成钻头使用寿命变短，更换钻头的辅助时间增多，孔内钻杆脱扣跑管等事故隐患增多，影响了施工进度。根据设备能力和地层情况采用合理的钻压、转速、泵量，以取得最佳的钻进效率和经济效益。采用合理的钻进参数主要是提高岩心采取，防止钻孔弯曲，提高钻进效率，增强钻头使用寿命等，具体钻进参数如下表所示。

表2 金刚石绳索取心钻进参数表

由于矿区地层存在软硬不均、破碎带、含砂层、缩径层等复杂地层，钻进参数采用不合理容易造成钻孔的倾角偏差，达不到质量指标。对于这类地层采取以下措施控制钻孔的弯曲。①钻机安装在结实的地基上，避免钻进前期钻机沉降造成的钻孔弯曲。②钻机安装倾角、方位角一定要准确，开孔钻进控制在轴心位置。③在遇到此类复杂地层时，转速及钻压要适中，不宜过大，在软硬不均的地层中，钻压过大最易引起钻孔的弯曲。④在接触孔底时，将钻压及转速控制在较小的范围，进尺1cm～2cm后，再提高转速及钻压到合适的范围。⑤在规定的孔段及时测斜，发现钻孔有偏差的及时进行钻孔导正。

1.3 冲洗液的使用与堵漏

该矿区地层较为复杂，0m～10m为风化砾岩；下部地层变化快，主要表现为硬、碎，伴随着多层含砂层、少量缩径层、掉块现象等复杂情况，且该项目为全漏失地层。冲洗液的选用上遵循经济合理的原则，在能够保证钻孔安全正常的情况下，冲洗液配方尽可能的减少材料用量，起到节约成本的目的。利用涌水孔绳索取心钻探施工技术在对矿区风化破碎层中钻进时，冲洗液性能主要考虑维护孔壁稳定，提高岩心采取，携带岩粉等作用。项目实际应用配方如下：①±12.5kg+中粘纤维素3kg+植物胶6kg+聚丙烯酰胺0.1kg；②±12.5kg+中粘纤维素3kg+磺化沥青12.5kg。利用涌水孔绳索取心钻探施工技术在对矿区较破碎地层进行钻进时，冲洗液性能主要考虑护壁，提高岩心采取，加强润滑减阻，减少岩心堵塞，提高单回次钻进深度。采用低固相冲洗液，实际应用配方如下：8kg+中粘纤维素4kg+聚丙烯酰胺0.2kg。利用涌水孔绳索取心钻探施工技术在对矿区较完整地层进行钻进时，直接用聚丙烯酰胺0.2kg或超级无固相材料进行钻进。

当在钻进过程汇总出现漏失现象，主要采用了以下方法进行堵漏：①对于小裂隙漏失的孔段，用801堵漏剂和适量钠土添加到冲洗液中进行随钻堵漏。②对于大裂隙漏失的，用803堵漏剂+纤维素+适量钠土+（100g）聚丙烯酰胺+马粪搅拌成黏糊状，直接倒入孔内，用高粘度冲洗液将之压入孔底，再来回快速扫孔，使其挤压到裂隙中达到堵漏的效果。③若上述堵漏无效的话，还可用进口堵漏剂AusPlug+803堵漏剂+纤维素进行堵漏，预先将进口堵漏剂用清水浸泡30s～60s，倒入孔内，再倒入803堵漏剂，用高粘度冲洗液压下，扫孔将堵漏材料压入裂隙中。④堵漏过后待堵漏材料进入裂隙上部20m～30m时应停机一段时间，待堵漏材料通过漏失部位沉淀达到一定强度后再扫通孔眼，开始不能直接采用高钻速扫孔，避免扰动未完全稳定的堵漏材料，影响堵漏效果。⑤项目地层漏失层位较多，采用多种方法堵漏效果不佳，最后直接采用顶漏钻进，从孔口倒入无固相材料或浸泡过后的膨润土+纤维素+聚丙烯进行钻杆的润滑、孔壁的维护，减少孔内掉块现象，保证钻孔的顺利施工。

1.4 封孔

当所有钻取工作完成之后，需要进行封孔，封孔前必须准确掌握封闭孔段孔深及隔离塞（架桥）的位置，正确选用有一定强度的架桥材料，并将其固定牢靠。使用冲洗液钻进的钻孔，根据情况自下而上用清水清洗封闭段孔壁的泥皮。水泥浆必须搅拌均匀，水灰比应小于50%。根据实际情况分别采用泵送、导管注入和注送器注入水泥浆的方法，水泥浆出口距隔离位置的距离应小于0.50m。注浆过程不能中断，封闭长度在5m以内不得提动钻具，水泥浆灌注完毕，要准确掌握替浆的清水用量，不得过多或过少。最后用套管护壁的钻孔先封好套管下部各封闭段后再起拔套管，以此实现涌水孔绳索取心钻探施工技术在钨（钼）矿中的应用。

2 结语

通过研究涌水孔绳索取心钻探施工技术在钨（钼）矿中的应用，得出涌水孔绳索取心钻探施工技术能够在复杂地层中取得更好的钻探施工效果。考虑到钻孔涌水的情况十分复杂，因此，有理由加大对涌水孔绳索取心钻探技术的研究应用。综上所述，本文建议结合施工现场的实际情况，利用涌水孔绳索取心钻探技术将钻探工作细致化，致力于实现高质量钻探。