湯士博，熊 偉，彭萬利 ，周紅軍，董勁松

(1．遼寧省第七地質(zhì)大隊(duì)，遼寧丹東118003;2．河北省地礦局第三地質(zhì)大隊(duì)，河北 張家口075000;3．中國地質(zhì)科學(xué)院勘探技術(shù)研究所，河北廊坊065000;4．河北省地質(zhì)調(diào)查院，河北石家莊050081)

地質(zhì)巖心鉆探作為一種主要的必不可少的勘查手段，近十多年在技術(shù)方面有了長足的發(fā)展。由于鉆探工程施工要消耗大量的材料，且其質(zhì)量影響著勘查成果評價(jià)的準(zhǔn)確性，因此鉆探工程的質(zhì)量管理、效率管理、技術(shù)管理、環(huán)境保護(hù)和資質(zhì)管理等工作應(yīng)隨著技術(shù)的發(fā)展而改進(jìn)，提高地質(zhì)巖心鉆探的質(zhì)量和效率，達(dá)到以最小的消耗獲得準(zhǔn)確真實(shí)的地下信息，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化和勘查成果的準(zhǔn)確性。

1 鉆探質(zhì)量管理

鉆探工程管理工作的重點(diǎn)是質(zhì)量管理，質(zhì)量管理工作需按照ISO—9001質(zhì)量管理體系的要求來進(jìn)行，堅(jiān)持預(yù)防為主的方針，爭取打出較多的優(yōu)質(zhì)孔，避免不合格孔的產(chǎn)生。

鉆探施工中影響質(zhì)量的因素主要有人、工藝、設(shè)備器具和地質(zhì)條件等，跟鉆探相關(guān)的管理人員、技術(shù)人員和操作人員都要有較強(qiáng)的質(zhì)量意識，因?yàn)榇虺霾缓细竦你@孔，不僅達(dá)不到勘查的目的，而且會造成較大的經(jīng)濟(jì)損失?，F(xiàn)階段在礦產(chǎn)勘查鉆探施工中普遍采用繩索取心金剛石鉆進(jìn)工藝，施工的多數(shù)鉆孔可達(dá)到優(yōu)質(zhì)孔或合格孔的標(biāo)準(zhǔn)，但在某些地質(zhì)條件下和個(gè)別孔段處，若措施不當(dāng)，巖礦心采取率達(dá)不到要求。為保證巖礦心采取率，須采取經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)的有效措施。

(1)嚴(yán)格執(zhí)行《地質(zhì)巖心鉆探規(guī)程》(DZ/T 0227—2010)第16．2．1條所提出的保證巖礦心采取率的措施。

(2)在煤田地質(zhì)普查中第三系地層內(nèi)鉆進(jìn)時(shí)使用單動(dòng)雙管鉆具。

(3)在斷層破碎帶內(nèi)鉆進(jìn)時(shí)，配制使用護(hù)心保礦效果好的植物膠無固相沖洗液。同時(shí)使用與繩索取心鉆具配套的攔(卡)簧和底噴鉆頭，并降低轉(zhuǎn)速、鉆壓和泵量。

(4)每次下入內(nèi)管總成前檢查卡簧的磨損情況，將卡心不牢靠的立即更換掉。

(5)鉆進(jìn)時(shí)發(fā)現(xiàn)巖心堵塞時(shí)立即提取內(nèi)管總成或提鉆，嚴(yán)禁在回轉(zhuǎn)時(shí)上下活動(dòng)鉆具而磨損巖心。

(6)更換繩索取心鉆具上擴(kuò)孔器時(shí)更換彈卡擋頭，防止因彈卡擋頭磨損而出現(xiàn)打單管的現(xiàn)象。

通過采取上述措施，使得巖礦心采取率高于地質(zhì)普查設(shè)計(jì)中規(guī)定的指標(biāo)，取得的主要成果見表1。

表1 鉆孔技術(shù)指標(biāo)

2 鉆探效率管理

為降低鉆探成本、提高鉆探經(jīng)濟(jì)效益，首先要考慮的是提高鉆探施工效率，而提高鉆探施工效率的主要途徑是提高機(jī)械鉆速和提高純鉆進(jìn)時(shí)間利用率。

2．1 提高機(jī)械鉆速的措施

(1)在不漏失的地層內(nèi)鉆進(jìn)時(shí)配制使用乳狀液。

(2)在7～9級巖石內(nèi)鉆進(jìn)時(shí)使用胎體硬度為HRC25～30、金剛石粒度為35～45目、金剛石濃度為100%～110%的繩索取心鉆頭。

(3)在遇水不穩(wěn)定的地層內(nèi)鉆進(jìn)時(shí)配制使用具有與地層相適應(yīng)的粘度、密度及較小濾失量的無固相沖洗液。

(4)在第三系地層的泥巖、砂巖內(nèi)鉆進(jìn)時(shí)，使用肋骨式復(fù)合片鉆頭。

2．2 提高純鉆進(jìn)時(shí)間利用率的措施

(1)盡量使用全液壓動(dòng)力頭鉆機(jī)，免除使用液壓立軸式鉆機(jī)時(shí)的倒桿操作，同時(shí)在鉆進(jìn)深孔時(shí)配用較高的鉆塔，減少提下鉆時(shí)間。

(2)每個(gè)機(jī)臺同一種規(guī)格的繩索取心鉆具配備3套內(nèi)管總成，做到鉆進(jìn)回次終了提上內(nèi)管總成后即可下入另一套內(nèi)管總成。

(3)將內(nèi)管總成放入鉆桿后，對上主動(dòng)鉆桿，開泵壓入沖洗液，縮短內(nèi)管總成下行時(shí)間，下行到位后泵壓升高即可鉆進(jìn)。

(4)使用高品質(zhì)金剛石、高工作層的孕鑲鉆頭，提高鉆頭的工作壽命，減少提下鉆換鉆頭的次數(shù)。

(5)提鉆后更換金剛石鉆頭時(shí)將擴(kuò)孔器一并更換，將金剛石鉆頭和擴(kuò)孔器排隊(duì)使用，先使用外徑稍大的，避免換用新鉆頭、新擴(kuò)孔器后鉆具下不到底而掃孔。

(6)在孔壁不坍塌、不掉塊的條件下，根據(jù)孔內(nèi)鉆桿的數(shù)量，選擇不同的升降速度提下鉆，將提下鉆總用時(shí)降低。

(7)在易坍塌孔段內(nèi)提鉆時(shí)，外管總成內(nèi)不能裝有內(nèi)管總成，避免產(chǎn)生較強(qiáng)的抽吸作用。

(8)在易縮徑地層內(nèi)鉆進(jìn)時(shí)，鉆具與孔壁之間要保持較大的環(huán)狀間隙，避免粘卡鉆事故的發(fā)生。

(9)在提下鉆時(shí)，檢修泥漿泵及其他暫停運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備和機(jī)具，清理沖洗液循環(huán)系統(tǒng)。

(10)配制使用護(hù)壁性能和剪切稀釋性能較好的無固相或低固相沖洗液，避免巖粉沉淀或孔壁坍塌而掃孔，同時(shí)增加孔壁的穩(wěn)定時(shí)間，減少孔內(nèi)下入套管的層次。

(12)將鉆桿接頭表面鍍硬鉻，減小鉆桿回轉(zhuǎn)時(shí)的阻力，減少鉆桿折斷的發(fā)生。

(13)及時(shí)更換掉因磨損而漏水的鉆桿接頭，鉆進(jìn)時(shí)時(shí)刻觀察水源箱液面高度和泵壓的變化，防止燒鉆事故的發(fā)生。

(14)提下鉆擰卸鉆桿時(shí)要確保夾持器夾得住鉆桿，杜絕跑鉆事故的發(fā)生。

(15)提鉆后及時(shí)封蓋孔口、套管口，避免硬物落入孔內(nèi)。

(16)備足易損機(jī)件和材料，避免因待料而停鉆。

(17)鉆探生產(chǎn)人員的績效工資按其工作崗位和其所完成的工作量來確定。

通過采取上述措施，使得鉆探效率有了較大的提高，取得的主要成果見表1。

3 鉆探技術(shù)管理

(1)隨著科技進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，地質(zhì)巖心鉆探技術(shù)也處在不斷進(jìn)步之中，因而對鉆探工程技術(shù)、管理、生產(chǎn)人員進(jìn)行培訓(xùn)是必要的，省局相關(guān)職能部門每年需組織一次技術(shù)培訓(xùn)，對局屬各單位與鉆探生產(chǎn)相關(guān)人員進(jìn)行培訓(xùn)，培訓(xùn)內(nèi)容應(yīng)包括鉆探工藝和設(shè)備保養(yǎng)維修，使生產(chǎn)一線的工人逐步達(dá)到一專多能。

(2)省局每年組織一次由局屬各單位鉆探技術(shù)人員和技術(shù)工人參加的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)研討會，交流生產(chǎn)工作經(jīng)驗(yàn)，將其作為提高生產(chǎn)技術(shù)水平的一項(xiàng)措施。

(3)針對深孔和復(fù)雜地層的鉆孔，編寫鉆探施工技術(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，將鉆孔結(jié)構(gòu)、套管層次、鉆進(jìn)取心工具、沖洗液配制等作為主要設(shè)計(jì)內(nèi)容。

(4)地質(zhì)勘查項(xiàng)目完成后，編寫鉆探工程技術(shù)報(bào)告，及時(shí)總結(jié)已完成工程的工作經(jīng)驗(yàn)。

(5)有鉆探施工隊(duì)伍的地勘單位建立鉆探技術(shù)創(chuàng)新工作室，解決本單位鉆探施工中的技術(shù)問題。

(6)建立沖洗液配制實(shí)驗(yàn)室，配備沖洗液性能測試儀器，不斷完善針對不同地層的沖洗液配方。

4 環(huán)境保護(hù)工作

為保護(hù)環(huán)境，鉆探工作者須著力做好以下幾方面的工作。

(1)使用無毒性的材料配制沖洗液。

(2)使用沖洗液固控設(shè)備及時(shí)處理從孔口上返的含有巖屑的沖洗液，減少或消除廢棄沖洗液的排放。

(3)合理配備動(dòng)力機(jī)械，盡可能降低柴油的消耗。使用液壓立軸式鉆機(jī)進(jìn)行作業(yè)時(shí)，鉆機(jī)用柴油機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，而泥漿泵、繩索取心絞車、沖洗液攪拌機(jī)和固控設(shè)備由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)且共用一臺發(fā)電機(jī)組;停鉆提內(nèi)管總成時(shí)，關(guān)停驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)的柴油機(jī)，提下鉆時(shí)關(guān)停發(fā)電機(jī)組。使用全液壓動(dòng)力頭式鉆機(jī)進(jìn)行作業(yè)時(shí)，鉆機(jī)的回轉(zhuǎn)、加減壓機(jī)構(gòu)和主卷揚(yáng)機(jī)由液壓動(dòng)力站提供動(dòng)力，其他機(jī)械由發(fā)電機(jī)組提供動(dòng)力。將液壓動(dòng)力站與鉆機(jī)的主機(jī)遠(yuǎn)距離分置，可減輕噪聲對鉆機(jī)操作者的危害。

(4)減少柴油、機(jī)油、液壓油的跑、冒、滴、漏，在柴油機(jī)下鋪墊塑料布，防止油污浸染地面。

(5)將鉆探現(xiàn)場內(nèi)的廢棄物和生活垃圾集中運(yùn)走或就地填埋。

5 鉆探資質(zhì)管理

現(xiàn)行地質(zhì)巖心鉆探資質(zhì)在技術(shù)裝備方面對主要鉆探設(shè)備的配備有一定要求，而對影響鉆探質(zhì)量的機(jī)具配備沒有要求。我們在鉆探技術(shù)裝備更新時(shí)，擬更新或添置下述對提高鉆探效率和保證質(zhì)量有直接關(guān)系的機(jī)具和儀器。

(1)繩索取心液動(dòng)潛孔錘鉆具和破碎、松軟地層專用取心鉆具。

(2)無纜光纖陀螺測斜儀、鉆孔定向儀、連續(xù)造斜器和螺桿鉆具。

(3)泥漿清潔器和離心除泥機(jī)。

(4)電動(dòng)六速粘度計(jì)、失水量儀、電動(dòng)攪拌機(jī)等沖洗液配制測試設(shè)備。

根據(jù)地質(zhì)巖心鉆探從業(yè)人員現(xiàn)狀，我們對人員配備做了一些調(diào)整，組織技師申報(bào)高級技師，填補(bǔ)了鉆探高級技師的空白，彌補(bǔ)了鉆探技術(shù)人員的不足。

6 幾點(diǎn)建議

根據(jù)近年來我們在鉆探工程管理工作中的一些體會，進(jìn)一步提出以下幾點(diǎn)建議。

(1)國土資源部改進(jìn)并加強(qiáng)地質(zhì)巖心鉆探資質(zhì)管理，增加或提高對機(jī)具和儀器的配備要求，增加高級技師人數(shù)的要求。完善全國地勘鉆探職業(yè)技能大賽，加強(qiáng)地質(zhì)勘查項(xiàng)目監(jiān)理工作，在監(jiān)理組組成人員中增加鉆探監(jiān)理工程師，將鉆探施工過程的控制作為一項(xiàng)主要監(jiān)理工作。

(2)省局做好鉆探施工人員的技術(shù)交流和培訓(xùn)工作，組織新技術(shù)、新工藝的推廣應(yīng)用，解決一些全局內(nèi)鉆探施工中存在的共性問題，為辦有鉆探資質(zhì)的地勘單位招聘本科畢業(yè)生，改變鉆探技術(shù)人員不足且無接班人的現(xiàn)狀。

(3)各地勘單位每年要將一定數(shù)量的資金用于鉆探工程質(zhì)量工作，安排有鉆探施工經(jīng)驗(yàn)、有責(zé)任心的人管理鉆探生產(chǎn)，逐步提高鉆探工程質(zhì)量和鉆探技術(shù)水平。地勘單位在做好鉆探質(zhì)量和效率工作的同時(shí)，還要按照HSE管理體系的要求做好健康、安全和環(huán)境保護(hù)工作。

7 結(jié)語

當(dāng)前各地質(zhì)勘查單位對鉆探工程的管理方式不盡相同，重視程度也不一樣。若想高質(zhì)量完成各種條件下的巖心鉆探工程，需要各級領(lǐng)導(dǎo)重視并加強(qiáng)鉆探工程管理工作。

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