（1南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院江蘇南京210000；2贛中南地質(zhì)礦產(chǎn)勘查研究院江西南昌330000；3江西省地質(zhì)工程（集團(tuán)）公司江西南昌330000；4江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局物化探大隊(duì) 江西南昌330000）

（1南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院江蘇南京210000；2贛中南地質(zhì)礦產(chǎn)勘查研究院江西南昌330000；3江西省地質(zhì)工程（集團(tuán)）公司江西南昌330000；4江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局物化探大隊(duì) 江西南昌330000）

九瑞(九江和瑞昌)礦集區(qū)是長(zhǎng)江中下游成礦帶的5個(gè)重點(diǎn)勘查區(qū)之一,是我國(guó)重要的銅(金)多金屬成礦帶。坳下礦區(qū)位于九瑞礦集區(qū)內(nèi),具有良好的成礦地質(zhì)條件,主攻礦種為銅、兼顧金和多金屬。在固體巖心鉆探基礎(chǔ)施工中發(fā)現(xiàn)淺層螢石礦以下仍存在地?zé)峒捌渌饘俚V層，但螢石礦頂板底板大都遇到溶洞，其中不乏深大型溶洞，作為地下隱蔽工程，給施工造成很大困難。本文分析了礦區(qū)鉆通深大型溶洞的處理情況，對(duì)九瑞地區(qū)深部找礦提供幫助。

坳下礦區(qū)鉆探工藝深大型溶洞處理

1 瑞昌坳下礦區(qū)深孔鉆探概況

1.1 瑞昌坳下礦區(qū)概況

坳下礦區(qū)位于江西省九瑞地區(qū)坳下村鐵索橋向西500M，山腰上。礦區(qū)內(nèi)有國(guó)道從九瑞直通湖北。地理坐標(biāo)經(jīng)緯度是：115.376057～29.620757。附近村鎮(zhèn)眾多。坳下礦區(qū)主要螢石礦脈深度在300米至800米，地?zé)豳Y源深度達(dá)1200米。而裂隙溶洞發(fā)育區(qū)就分布在期間，不論是螢石或地?zé)岬目碧介_(kāi)發(fā)都必須克服溶洞問(wèn)題鉆通這段地層。

2 瑞昌坳下礦區(qū)zk15-1鉆孔施工情況

2.1 第一次鉆遇溶洞

在孔深763米，鉆遇溶洞，全孔不反水，孔漏達(dá)Ⅳ級(jí)，漏速約為30~60m3/h，初步判斷為多裂隙延伸的溶洞，鉆桿探溶洞深度大約為2.2米。采用鋸木屑加聚苯酰胺調(diào)配濃泥漿連續(xù)進(jìn)行循環(huán)，成功將裂隙堵住，孔漏減少為小漏，漏速約為5~15m3/h。然后在鉆桿中將高標(biāo)水泥連續(xù)灌入孔底填實(shí)空洞，靜置兩天后鉆通該溶洞。

2.2 第二次鉆遇溶洞

在孔深774.88米，鉆遇第二個(gè)溶洞，鉆具下墜，砸入孔底爆裂，鉆進(jìn)中止，經(jīng)搶救損失了底部鉆具強(qiáng)行提起其他鉆桿。經(jīng)鉆桿探測(cè)及物探探測(cè)溶洞高度大約為8米，這種下部溶洞緊跟著上部溶洞的情況被稱(chēng)之為串珠型溶洞，在這么深的位置碰到這么高的溶洞是九瑞地區(qū)鉆探過(guò)程中十分罕見(jiàn)的情況。

2.3 孔內(nèi)情況分析

（1）本鉆孔溶洞所在深度達(dá)774.88米，一般鉆孔深部鉆遇溶洞的幾率低，但一旦遇到很難處理，其原因主要表現(xiàn)在：

①溶洞所在位置比較深，溶洞內(nèi)情況難以摸清，用物探方法顯然不現(xiàn)實(shí)，只能用鉆桿試探推測(cè)溶洞高度，對(duì)溶洞的空間大小無(wú)法判斷。

②如果需要下大一級(jí)口徑套管至溶洞內(nèi)，則需要全孔擴(kuò)孔至溶洞位置，溶洞位置越深成本越高，同時(shí)擴(kuò)孔風(fēng)險(xiǎn)也越高，容易造成二次事故，如造成掉鉆、卡錘、埋鉆、梅花孔、漏漿、塌孔等事故的發(fā)生，一個(gè)不當(dāng)孔就報(bào)廢，將直接造成經(jīng)濟(jì)損失。

③孔內(nèi)鉆桿長(zhǎng)度越長(zhǎng)，底部鉆具受離心力影響甩動(dòng)范圍越大，對(duì)溶洞底板鉆進(jìn)效果也越差，更難穿通溶洞。

（2）本鉆孔溶洞高度達(dá)8米，溶洞內(nèi)高度越高，洞內(nèi)套管或鉆具的接頭越多，強(qiáng)度和韌性都受很大影響，處理過(guò)程中很容易甩斷或折斷鉆桿。

2.4 常規(guī)處理結(jié)果

2.4.1 填充法

采用鉆桿中壓入鋸木屑加聚苯酰胺調(diào)配濃泥漿連續(xù)灌入孔底，灌入約五噸后孔口仍沒(méi)有任何返水，孔漏程度達(dá)Ⅴ級(jí)，漏速≥60m3/h，沒(méi)能將裂隙堵??；改用鉆桿中壓入大量高標(biāo)水泥至孔底，灌入三噸水泥，靜置兩天后，放入鉆桿探測(cè)溶洞高度仍為近八米，顯然仍無(wú)效果，判斷此溶洞連接地下暗河，填充材料順著地下暗河流走，這種類(lèi)型溶洞是極難處理的，不可能用填充法解決問(wèn)題。

2.4.2 護(hù)筒跟進(jìn)法

用φ95繩索鉆桿擴(kuò)孔鉆進(jìn)至溶洞底部位置，輕壓慢轉(zhuǎn)鉆，但始終無(wú)法在底板上鉆出洞眼來(lái)，由于鉆桿一般長(zhǎng)度為三米一根中間以絲扣連接，相對(duì)松弛，在溶洞高度高于三米的時(shí)候，絲扣受鉆頭離心力影響容易脫扣，中間不受孔壁保護(hù)的絲扣越多脫扣幾率越高，現(xiàn)在溶洞高八米，沒(méi)有孔壁保護(hù)的絲扣有三個(gè)之多，增壓增速只會(huì)造成新的事故，只能強(qiáng)行下φ89套管，但套管沒(méi)有洞眼可以固定底座，難以固定位置，只好將套管底部削尖，壓至孔底，套管放下后繼續(xù)換φ75鉆桿輕壓慢轉(zhuǎn)鉆，仍無(wú)法向下鉆進(jìn)，顯然套管并沒(méi)有坐實(shí)，另一方面通過(guò)因?yàn)樘坠芤话阋彩侨滓桓?，中間是用絲扣連接，相對(duì)松弛，很難承受鉆桿高頻率撞擊，中間不受孔壁保護(hù)的絲扣越多承受能力越差，擔(dān)心增壓增速會(huì)甩斷鉆桿造成新的事故，只好停機(jī)待命。判斷由于溶洞太深高度太高，鉆頭無(wú)法固定在一個(gè)位置旋轉(zhuǎn)，所以這種方法在深大型溶洞面前也無(wú)效。

3 瑞昌坳下礦區(qū)zk15-1鉆孔事故分析

（1）鉆桿突然下墜。深大型溶洞中有的沒(méi)有填充物，有的填充物極軟，鉆進(jìn)遇深大型溶洞時(shí)會(huì)突然下墜。

（2）孔口不返水。深大型溶洞中的裂隙發(fā)育，造成大量鉆進(jìn)液大量流走，孔口只有少量返水；有的深大型溶洞連接地下暗河，所有鉆進(jìn)液都順著地下暗河流走，孔口完全不返水。

（3）孔底鉆桿折斷。深大型溶洞有的呈斜插向下，彎度較大，會(huì)使孔底鉆桿彎曲折斷；有的橫向空間較大，鉆桿離心力會(huì)將底部鉆桿甩斷。

經(jīng)過(guò)幾次的測(cè)井和物探分析，斷定這個(gè)鉆孔碰到的是一個(gè)深度達(dá)774.88米，高度達(dá)八米的深大型溶洞，想要填實(shí)這個(gè)溶洞的可能性幾乎為零，要鉆通這個(gè)溶洞有以下幾個(gè)難點(diǎn)，采取倒推方式，推導(dǎo)如下：想要鉆通這個(gè)溶洞，最終一定要在φ75口徑鉆桿外形成護(hù)筒，一方面這個(gè)護(hù)筒的底部要相對(duì)固定，另一方面這個(gè)護(hù)筒的中部要足以承受φ75鉆桿中壓中速轉(zhuǎn)動(dòng)撞擊力。那么，一方面要在溶洞底板鉆出一個(gè)高約三十公分的洞眼用以固定護(hù)壁套管護(hù)筒，另一方面要造出一個(gè)中部足夠結(jié)實(shí)的護(hù)筒放下到溶洞中去。

鑒于以上特點(diǎn)，采取雙繩索鉆桿交替鉆進(jìn)法。方案要點(diǎn)如下：

首先，將φ95繩索鉆桿底部三根的絲扣采取無(wú)氧焊接的方法焊死，增加其強(qiáng)度，將φ95繩索鉆桿下至溶洞底部。

其次，將φ75繩索鉆桿放入φ95繩索鉆桿中，下至溶洞底部，使用高濃稠度的鈉土泥漿循環(huán)開(kāi)低壓慢轉(zhuǎn)鉆進(jìn)φ75繩索鉆桿，φ75鉆桿在φ95的保護(hù)下鉆出高五公分的底座洞眼后停下。

然后，φ95繩索鉆桿受φ75繩索鉆桿的牽制力在φ75鉆桿的外部輕壓慢轉(zhuǎn)鉆下至十公分處停下，接著使用φ75繩索鉆桿在φ95繩索鉆桿的固定下輕壓慢轉(zhuǎn)至十五公分處停下，以此順序依次循環(huán)至φ95鉆桿鉆至三十公分處，坐穩(wěn)停住。

最后，坐穩(wěn)的無(wú)氧焊接的三根φ95繩索鉆桿，φ75鉆桿在他的保護(hù)下鉆通這個(gè)深大型溶洞。

4 結(jié)論

坳下礦區(qū)進(jìn)行螢石礦鉆探鉆遇溶洞時(shí)，應(yīng)冷靜客觀的分析鉆遇溶洞時(shí)情況，記錄孔深，分析巖心情況，不能盲目的去操作；鉆遇小型溶洞后，采用封水泥、擴(kuò)孔等處理方法進(jìn)行處理，有較好的成效，鉆遇深大型溶洞時(shí)，采取雙繩索鉆桿交替鉆進(jìn)法能取到較好成效。

[1]張林霞,李藝,周紅軍.我國(guó)地質(zhì)找礦鉆探技術(shù)裝備現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)分析 [J].探礦工程 (巖土鉆掘工程).2012(02)

[2]辛?xí)粤?張馳.淺談我國(guó)地質(zhì)鉆探工作中存在的問(wèn)題 [J].中國(guó)科技信息.2011(21)

深大型溶洞鉆進(jìn)處理技術(shù)研究

■肖永泉1,2，3劉珺4

P2[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-10-70-1