徐日勇，陳 濤，杭 程

（江蘇省有色金屬華東地質勘查局江蘇華東地質工程有限公司，江蘇南京210033）

巖芯鉆探施工已從單一的為地質找礦勘探服務，轉變?yōu)榈厍蚩茖W探測、國家戰(zhàn)略資源安全保障及生態(tài)環(huán)境文明等眾多領域的服務工作，鉆探施工手段及施工效率也在鉆探人員孜孜不倦的努力下得到了不斷的提高；本文以我單位施工的甘家巷鉛鋅礦區(qū)地質普查項目鉆探工程的2個鉆孔施工過程為藍本，通過對前期施工鉆孔資料的收集、分析及研究，從鉆探設備、沖洗液應用技術以及工程管理3個方向著手，利用不同的鉆探施工設備，使用不同的沖洗液配方，貫徹執(zhí)行編制合理有效的施工方案為手段，取得了顯著不同的施工效率，為今后在該區(qū)域巖芯鉆探施工提供很好的借鑒作用。

1 項目概況

為展開甘家巷地質普查項目鉆探工程的工作任務，我單位于2105年12月21使用XY-44型立軸式回轉鉆機進場施工ZK14805，經過11d的籌備期，于2016年1月1日開始施工，并于2016年3月10日結束施工作業(yè)，終孔孔深為821m。剔除輔助及其他時間，該鉆孔的鉆探實際作業(yè)時間為55d，經過統(tǒng)計后得出其施工效率為14.93m/d。

2016年12月6日，我單位再次施工該區(qū)域的ZK15012，為避免出現(xiàn)之前ZK14805時施工效率低下的現(xiàn)象，成立了《甘家巷鉛鋅礦鉆探工程提高施工效率攻關》小組，采用了分析對比方法，對前期施工鉆孔存在的問題進行收集、并從眾多的不利因素中提取了重要影響因素，研究制定出相應的應對措施，用以提高鉆探施工效率。

2 礦區(qū)地質條件

寧鎮(zhèn)地區(qū)地層自震旦系至第四系均有出露，其巖性由老到新簡述如下：

（1）震旦系（Z）：下統(tǒng)為含礫千枚巖、千枚巖，上統(tǒng)為厚層灰?guī)r及白云巖、白云質灰?guī)r。

（2）寒武系（∈）：厚層白云巖及含燧石條帶（或結核）白云巖，含灰質白云巖，局部夾薄層磷灰?guī)r。

（3）奧陶系（O）：下統(tǒng)中厚層白云巖、白云質灰?guī)r、結晶灰?guī)r；中統(tǒng)瘤狀灰?guī)r、中厚層灰?guī)r夾薄層灰?guī)r；上統(tǒng)為泥質灰?guī)r、頁巖及硅質頁巖。

（4）志留系（S）：下統(tǒng)為頁巖；中上統(tǒng)為粉砂巖夾細砂巖。

（5）泥盆系（D）：中下統(tǒng)為紫色頁巖、粉細砂巖；上統(tǒng)為含礫粗砂巖、石英巖狀砂巖夾粉砂巖、粘土巖。

（6）石炭系（C）：下統(tǒng)為砂頁巖、泥灰?guī)r及結晶灰?guī)r；中統(tǒng)為白云質灰?guī)r、粗晶灰?guī)r、灰?guī)r；上統(tǒng)為灰?guī)r。

（7）二疊系（P）：下統(tǒng)為灰?guī)r、含燧石結核灰?guī)r，夾硅質巖；上統(tǒng)為砂頁巖、硅質頁巖，夾薄煤層及灰?guī)r透鏡體。

（8）三疊系（T）：中下統(tǒng)為頁巖、泥灰?guī)r、灰?guī)r，頂部含石膏層；上統(tǒng)為紫紅色粉砂巖、頁巖。

（9）侏羅系（J）：中下統(tǒng)為含礫砂巖、砂巖、粉砂巖；上統(tǒng)為火山碎屑巖。

（10）白堊系（K）：角礫巖、砂巖、粉細砂巖。

（11）第三系（N）：砂礫巖、泥砂巖和玄武巖。

（12）第四系（Q）：泥礫、亞粘土及卵礫層。

3 施工效率的影響因素

3.1 設備因素

施工ZK14805采用的是機械傳動（回轉與升降鉆具）、液壓給進（給進與卡夾）的XY-44型立軸式巖芯鉆機，該鉆機有較明顯的缺陷，主要包括：（1）升降作業(yè)時需由卷揚機與滑輪組配合才能完成，需要配備一定高度的鉆塔，鉆塔的拆裝與安裝過程需要消耗較多的輔助時間，也存在一定的安全隱患；（2）作業(yè)時，鉆機的卷揚機軸線與天車軸線需垂直才能作業(yè)，鋼絲繩纏繞需縱向纏繞，故易損壞鋼絲繩，增加了鉆探施工成本；（3）鉆進過程中需頻繁倒桿，易造成孔底巖芯堵塞，增加了輔助工作時長；（4）鉆機的回轉器不能兼做擰卸工具，擰卸鉆桿時需工作人員手動操作，同樣增加了輔助時間。

3.2 地層因素

3.2.1 松散破碎地層

ZK14805施工至495m處遭遇破碎帶，鉆進過程中孔內不返水，出現(xiàn)嚴重的坍塌、掉塊現(xiàn)象，使鉆具無法下至孔底，從而形成無法加桿鉆進，不得不采取擴孔下套管的技術措施，以應對該段破碎地層，這一技術措施的使用花費了8d輔助時間，較大地影響了施工效率。

3.2.2 裂隙發(fā)育地層

ZK14805施工至602m處，孔內出現(xiàn)大裂隙，無法繼續(xù)鉆進，經討論后決定采取水泥封孔的技術措施進行護壁堵漏，使用水泥封孔技術措施，則需要等待水泥凝固后方能掃孔繼續(xù)鉆進，增加了施工輔助時間，降低了施工效率。

3.2.3 水敏地層

ZK14805施工過程中遭遇到水敏性地層，鉆進時，地層遇水膨脹，鉆孔孔徑縮小，導致起下鉆極為困難，甚至出現(xiàn)鉆桿鉆具卡死現(xiàn)象，使作業(yè)無法繼續(xù)，也成為影響施工效率的因素之一。

3.3 管理因素

3.3.1 工程施工方案

ZK14805的施工組織設計（施工方案）不夠完善，未對施工中的存在的難點及困難進行有針對性的分析判斷，也未能提出有針對性的防范措施。

3.3.2 施工現(xiàn)場管理

ZK14805施工前未進行施工作業(yè)計劃，導致施工過程中遇到難點時，盲目地采用不合適的措施進行處理，帶來的結果是事故越處理越復雜，因而增加了輔助時間；而在施工期間各項制度（班前班后會制度及交接班制度等）執(zhí)行力度不足，產生了施工管理不夠嚴謹，力度不夠強，使施工效率受到影響。

4 提高施工效率的方法

4.1 采用先進的鉆探設備

使用國內先進的全液壓動力頭式巖芯鉆機（CSD-1800型），該鉆機主（回轉與升降鉆具）傳動與輔助（給進與卡夾）傳動均以液壓系統(tǒng)為動力完成，其中液壓動力頭則為主要單元及部件；該鉆機的特點是：（1）動力頭可沿桅桿移動，其導向性好且實現(xiàn)了長行程給進功能，不僅大幅度增加了純鉆時間，還通過鉆機的連續(xù)作業(yè)，大幅度減少了孔內事故發(fā)生的概率，同時可有效提高巖芯采取率；（2）鉆進角度可任意調整，鉆機移動搬遷極為方便，無需單獨配置鉆塔，這樣可減少輔助作業(yè)時間，提高生產效率；（3）動力頭與孔口夾持器相互配合可實現(xiàn)鉆桿的機械化擰卸工作，同時由于鉆機在施工作業(yè)期間所有動作均由液壓系統(tǒng)中的液壓元件完成，必然減輕了操作者的勞動強度。

4.2 調整沖洗液（泥漿）配方

4.2.1 松散破碎地層

鉆遇該類地層時，采用聚丙烯酰胺為主要添加劑的低固相預水化膨潤土泥漿，該種沖洗液的特點是：能夠有效抑制鉆屑分散及快速形成低滲透泥餅，維護鉆孔孔壁穩(wěn)定。

4.2.2 裂隙發(fā)育地層

鉆遇該類地層時，一是可從設備操作著手，在起下鉆過程中采用平穩(wěn)升降，避免出現(xiàn)過猛過快升降；二是針對泥漿泵的操作時，應按照開泵平穩(wěn)的原則進行開泵操作，避免出現(xiàn)孔內激蕩壓力的出現(xiàn)，從而產生人為的地層壓裂，形成孔內漏失現(xiàn)象；三是從沖洗液著手，采用低粘度Na-CMC為主要添加劑的低固相泥漿，可產生較為顯著的降失水效果。

4.2.3 水敏性地層

為了應對水敏性地層，一是從操作上加強縮徑的預防措施，即在起下鉆遇阻時，不可生拉硬提，可采用上下緩慢串動的措施；二是配置高密度、低失水的沖洗液，主要添加劑可使用腐植酸鉀；其特點是：高密度可以平衡孔壁巖石的側壓力，阻止泥巖的水化膨脹，防止孔徑變?。坏褪畡t可防止其中的自由水失去后進入巖層中，也可以使粘土顆粒不易水化膨脹，使孔徑不易變小，從而降低縮徑卡鉆的可能性。

4.3 加強施工管理

4.3.1 工程施工方案

鉆探工程施工方案（或組織設計）是指導鉆探施工作業(yè)的重要依據(jù)，方案中的內容應全面、系統(tǒng)、詳細，具有較強的可操作性，并應能根據(jù)生產的實際過程進行必要的修正、補充和完善。

針對ZK15012的施工，在施工之前通過前期施工的ZK14805的了解、分析及研究，有針對性地編制了該孔的施工方案，其內容包括設備投入情況、鉆孔結構設計、不同深度內對應地層的配套沖洗液（泥漿）類型，并提出針對性較強的施工技術方案（包括護壁堵漏措施、孔內事故預防與處理措施等）以及質量、安全、進度及環(huán)保等保障措施。

4.3.2 現(xiàn)場施工管理

嚴格執(zhí)行項目管理制度，通過班前班后會、交接班等制度的運行，使班前會能夠做到先期了解上一班的生產情況；而班后又能夠做到交班后查看任務完成情況、技術措施執(zhí)行情況、安全操作規(guī)程執(zhí)行情況，在交接班時能夠做到按崗位分工進行對口交接，除此之外，還應編制施工日志，記錄每日的施工進尺情況、安全生產情況以及設備運轉狀況。

5 施工效果對比

（1）通過施工設備的更換，實現(xiàn)了設備的整體搬運，降低了施工期間勞動者的作業(yè)強度，縮短了輔助作業(yè)時間；

（2）調整了沖洗液的配方，針對不同的地層選用相應的沖洗液配方，有效地解決了鉆孔內的坍塌、掉塊及縮徑等現(xiàn)象的發(fā)生；

（3）施工效率得到明顯提高，鉆進效率由14.93m/d提高到27.52m/d；

（4）縮短了施工工期，由原來的耗時55d（鉆孔深度：821m）提升到耗時33d（鉆孔深度：908m）。

6 結論與建議

通過對甘家巷礦區(qū)巖芯鉆探施工過程的總結，利用對前期鉆孔資料的收集、分析及研究等手段，探索出適合該區(qū)域的施工設備、技術及管理手段，并在規(guī)定的時間內圓滿完成了工作任務，獲得了良好的經濟效益，同時提出以下建議供探討：

（1）在施工場地及道路允許的前提條件下，可采用全液壓動力頭式巖芯鉆機這樣可以有效地提高施工作業(yè)時間，減少輔助作業(yè)時間。

（2）通過不斷的調整沖洗液（泥漿）配方，獲取適合某一區(qū)域施工的沖洗液（泥漿）體系。

（3）做好施工組織策劃工作，編制詳細且有針對性的施工方案，為施工的順利進行奠定基礎。

[1] 王達，何遠信，等.地質鉆探手冊〔M].長沙∶中南大學出版社，2014.

[2] 杭程，魏厚紅，等.云南東川播卡礦區(qū)復雜地層泥漿技術的應用[J].西部探礦工程,2017,29(2)：171-174.

[3] 王扶志.地質工程鉆探工藝與技術〔M].長沙∶中南大學出版社，2008.

[4] 魏厚紅，方紅亮，等.云南曼龍溝礦區(qū)復雜地層鉆探技術措施[J].西部探礦工程,2017,29(3)：36-37,45.

[5] 杭程，余漢東，等.安徽馬頭銅鉬礦深孔巖芯鉆探施工技術[J].西部探礦工程,2015,27(8)：51-53.