向文斌
(四川華鋒鉆探工程有限責任公司,四川 成都 610000)
崗講銅礦區(qū)包括崗講、白容2 個銅礦點,近年來,通過地表地質(zhì)測量和鉆探巖芯觀測研究,認為崗講銅礦區(qū)是以崗講銅礦床為中心的斑巖型銅礦,在相鄰分布的礦床(點)中,崗講銅礦床受剝蝕程度相對較淺,礦體保存較好,區(qū)域成礦背景礦區(qū)位于岡底斯斑巖銅礦帶東段尼木礦集區(qū),屬雅魯藏布江縫合帶北側(cè)岡底斯火山—巖漿弧EW 構(gòu)造帶與念青唐古拉NE-近SN 向構(gòu)造帶的交匯部位,區(qū)內(nèi)及周邊已發(fā)現(xiàn)廳宮、沖江、崗講、白容大型—超大型銅礦床和夏慶、渡布曲、絨崗蒙等礦點。地層巖石主體由安山質(zhì)弧火山巖和白堊紀—新近紀花崗巖基構(gòu)成,弧火山巖屬安山巖—英安巖—流紋巖系列,為一套中酸性的鈣堿性火山巖。主要侵入巖為燕山晚期(130Ma~73Ma)的花崗巖基,喜山期(60Ma~20Ma)中酸性小巖體星羅棋布,并有同源次火山脈巖相伴產(chǎn)出。
(1)工程地點:西藏尼木縣麻江鄉(xiāng)白容礦區(qū)。
(2)工作量:鉆孔3個共2951.00m。
(3)鉆孔設(shè)計見表1。
表1 鉆孔設(shè)計
(4)終孔孔徑不小于?75mm,巖礦芯采取、鉆孔彎曲等6項鉆探質(zhì)量嚴格按照巖芯鉆探規(guī)程執(zhí)行。
(1)地質(zhì)因素:地層破碎、裂隙發(fā)育,掉塊、漏失嚴重,繩鉆易堵芯,鉆桿磨損大,裂隙水銹破裂明顯(見巖芯圖1、圖2)。
圖1 上部巖芯
圖2 下部巖芯
(2)其他因素:早晚有下雪現(xiàn)象,夏季氣溫3℃~-3℃左右、海拔高、山體常年為凍土,場地修建難度大,機臺鉆機距離遠搬遷難度大。見圖3、圖4。
圖3 現(xiàn)場施工圖
圖4 道路修建圖
表2 鉆機的性能參數(shù)
表4 其它設(shè)備的性能參數(shù)
地層較復(fù)雜,為了保證施工順利施工,提高效率,在鉆孔結(jié)構(gòu)的設(shè)計上,主要遵循在鉆機的工作能力范圍內(nèi)大口徑鉆具盡量多鉆進原則,能將上部覆蓋層、松散破碎地層和裂隙發(fā)育的漏失地層隔開。采用多級口徑鉆進的方法施鉆,PW 開孔至20m 左右座管,換PQ鉆進到140m左右座管將松散破碎段隔開,換HQ口徑施工到500m 左右座管,換成NQ 口徑然后鉆進至終孔。
鉆進方法:金剛石繩索取芯回轉(zhuǎn)鉆進為主,合金跟管為輔。
鉆頭的選擇:該礦區(qū)的地層主要為二長花崗巖和石英斑巖等,巖石硬,可鉆性級別為7~8級;研磨性弱,研磨指標在5~20mg,極易造成鉆頭不出刃。
鉆進參數(shù):根據(jù)設(shè)備能力和地層情況采用合理的鉆壓、轉(zhuǎn)速、泵量,以取得最佳的鉆進效率和經(jīng)濟效益。金剛石繩索取芯鉆進參數(shù)見表5。
表5 金剛石繩索取芯鉆進參數(shù)
沖洗液的選用上遵循經(jīng)濟合理的原則,在能夠保證鉆孔安全正常的情況下,沖洗液配方盡可能地減少材料用量。
(1)風化破碎層中鉆進,沖洗液性能主要考慮維護孔壁穩(wěn)定,提高巖芯采取、攜帶巖粉等作用。礦區(qū)實際應(yīng)用配方:3%膨潤土+0.8%純堿+0.2%~0.5%羧甲基纖維素+0.5%~1%植物膠+0.03%聚丙烯酰胺PHP(800萬分子)。泥漿性能參數(shù):粘度25~30s、比重1.05~1.08g/cm3、失水量12~15mL。
(2)較破碎地層,沖洗液性能主要考慮護壁,提高巖芯采取質(zhì)量,加強潤滑減阻,減少巖芯堵塞,提高單回次鉆進米數(shù)。采用低固相沖洗液,應(yīng)用配方:1.5%~3%膨潤土+0.2%~0.5%羧甲基纖維素鈉+0.03%聚丙烯酰胺PHP(800萬分子),泥漿性能參數(shù):粘度20~25s、比重1.02~1.05g/cm3、失水量15~20mL。
(3)較完整地層,沖洗液性能主要考慮潤滑減阻,攜帶巖粉等作用,采用無固相沖洗液,應(yīng)用配方:0.2%~0.5%羧甲基纖維素鈉+0.03%聚丙烯酰胺酰胺PHP(800萬分子)。泥漿性能參數(shù):粘度20~25,比重1.02~1.03g/cm3、全失水。
該礦區(qū)在鉆進過程中漏失現(xiàn)象,采用了以下方法進行堵漏:
(1)對于小裂隙漏失的孔段,用801 堵漏劑和適量鈉土添加到?jīng)_洗液中進行隨鉆堵漏。
(2)對于大裂隙漏失的,用803 堵漏劑+高粘纖維素+適量鈉土+(100g)聚丙烯酰胺+馬糞攪拌成粘糊狀,直接倒入孔內(nèi),用稠泥漿將之壓入孔底,使其擠壓到裂隙中達到堵漏的效果。
(3)若上述堵漏無效的話,還可用進口堵漏劑Aus-Plug+803 堵漏劑+高粘纖維素進行堵漏,預(yù)先將進口堵漏劑用清水浸泡30~60s,倒入孔內(nèi),再倒入803堵漏劑,用稠泥漿壓下,掃孔將堵漏材料壓入裂隙中。
(4)堵漏過后待堵漏材料進入裂隙上部20~30m時應(yīng)停機一段時間,待堵漏材料通過漏失部位沉淀達到一定強度后再掃通孔眼,開始低速低壓掃孔,避免擾動未完全穩(wěn)定的堵漏材料,影響堵漏效果。
3.2.1 掉塊的處理及預(yù)防
此礦區(qū)中,鉆孔BZK010上部破碎層出現(xiàn)了較嚴重的掉塊現(xiàn)象,影響工程進度。對于掉塊現(xiàn)象處理方法及預(yù)防措施如下。
處理方法:
(1)提高鉆井液的性能,加大其護壁效果。
(2)提鉆避讓,有探頭石掉塊現(xiàn)象時,經(jīng)過處理不能很好地解決問題的,將鉆具提離掉塊孔段,進行避讓,讓探頭石落入孔底。
(3)來回提拉掃孔,在掉塊的孔段來回提拉掃孔,將孔壁上松散容易掉的巖石掃落,使孔壁保持干凈。
(4)在容易掉塊的孔段,控制鉆進時轉(zhuǎn)速及鉆壓,減少對孔壁的擾動。
(5)選用優(yōu)質(zhì)沖洗液,提高沖洗液的護壁堵漏效果。
預(yù)防措施:
(1)所下的PW、PQ 套管將上部松散的礫石層、風化層隔開,避免鉆具鉆桿的擾動造成上部掉塊。
(2)在鉆進破碎層時,轉(zhuǎn)速及鉆壓不宜過高,過高容易造成鉆桿在孔內(nèi)震動大,對孔壁的擾動較強,從而造成掉塊。
(3)及時監(jiān)測沖洗液性能,保持沖洗液性能的穩(wěn)定性。
(4)鉆至復(fù)雜地層時沖洗液選擇要適宜。
(5)出現(xiàn)掉塊后,應(yīng)及時處理,不能放任不管,容易誘發(fā)更大的事故發(fā)生。
3.2.2 鉆桿脫扣跑鉆事故的處理
由于鉆桿絲扣處整體磨損較嚴重,在施工BZKOO6 鉆孔的起下鉆過程中出現(xiàn)了多次脫扣跑鉆事故。處理過程如下。
(1)出現(xiàn)脫扣跑管事故后,先將上部鉆桿升起,計算脫扣位置及井內(nèi)事故頭的位置,判斷井內(nèi)鉆桿情況,更換下部絲扣不好的鉆桿,用撈矛進行撈取。
(2)在撈矛快要接近事故頭時,進行井內(nèi)鉆桿稱重,以便在撈取到井內(nèi)鉆桿后進行重量比較,判斷撈取的大概數(shù)量。
(3)將撈矛緩慢地接觸事故頭,綜合撈矛長度,查看機上余尺的變化,判斷撈矛是否進入事故鉆桿內(nèi),以及判斷井內(nèi)事故鉆桿是否錯位。
(4)用管鉗人工反轉(zhuǎn)上部鉆桿2 圈,使撈矛卡瓦進入卡緊狀態(tài),緩慢提升,時刻注意扭矩表的變化,扭矩在原來的基礎(chǔ)上增加,說明撈矛已經(jīng)撈到井內(nèi)事故鉆桿并卡緊,通過比較判斷撈取的大概數(shù)量。
(5)在提升過程中,嚴禁快速旋轉(zhuǎn)鉆桿,嚴禁猛提猛放,防止撈矛或下部撈起鉆桿脫扣形成二次跑管。
(6)經(jīng)過多次撈取,將井內(nèi)鉆桿及鉆具全部提升,有幾根鉆桿扣與扣之間形成岔口。
(7)如果事故頭變形,撈矛不能進入事故鉆桿中,還必須進行事故頭的消磨,再進行撈取。
事故的預(yù)防措施如下:
(1)在鉆進破碎地層時,縮短回次進尺,若遇異常,立即提鉆檢查。
(2)檢查鉆桿,絲扣不好的及時更換,嚴禁將絲扣不好的鉆桿降至井內(nèi)。
(3)嚴格遵守《巖心鉆探安全操作規(guī)程》,嚴禁強拉強放。
(4)起下鉆平穩(wěn),遇卡以下放為主,嚴禁強起硬拔。
(5)鉆具在裸眼孔段,一般靜停不超過5min。
(6)鉆桿在降下過程中絲扣必須緊牢。
(7)加強日常泥漿的維護與管理。
4.1.1 巖芯采取率
鉆探生產(chǎn)中巖芯采取率是衡量鉆探質(zhì)量的一個重要指標。3 個鉆孔合計進尺2951m,巖芯采取率達到99.8%。提高巖礦芯的采取率主要注意以下幾個方面。
(1)對于表土層、松軟風化層、凍土層等地層采用減小泵量、鉆壓及鉆速,減少沖洗液對巖芯的沖刷,防止巖芯被攪碎及重復(fù)破碎。
(2)對于破碎層,沖洗液性能主要解決護壁問題,減少破碎掉塊造成的鉆具震動或多次提鉆對巖芯的重復(fù)破碎。
(3)采用合適的鉆頭級配,減少回次鉆進時間,也就減少了巖礦芯在巖芯管內(nèi)的自磨時間。
(4)不同地層采用不同的沖洗液配方,保證降低沖洗液成本的同時,使沖洗液達到護壁、保芯的作用。
4.1.2 鉆孔彎曲度的控制
由于該礦區(qū)地層復(fù)雜,一旦鉆進參數(shù)不合理易造成鉆孔的傾斜偏差,達不質(zhì)量指標。對于這類地層采取以下措施控制鉆孔的彎曲。
(1)鉆機安裝在結(jié)實的地基上,避免鉆進前期鉆機沉降造成的鉆孔彎曲。
鉆機安裝傾角、方位角校正一定要準確,開孔鉆進控制在軸心位置。
(2)轉(zhuǎn)速及鉆壓要適中,不宜過大,在軟硬不均的地層中,鉆壓過大最易引起鉆孔的彎曲。
(3)在接觸孔底時,將鉆壓及轉(zhuǎn)速控制在較小的范圍,進尺1~2cm 以后,再提高轉(zhuǎn)速及鉆壓到合適的范圍。
(4)在規(guī)定的孔段及時測斜,發(fā)現(xiàn)鉆孔有偏差的及時進行鉆孔導正。
4.1.3 簡易水文觀測
嚴格按設(shè)計要求,及時觀測水位記錄于班報表中。
4.1.4 校正孔深
丈量鉆具嚴格按照規(guī)程要求,每隔50m進行校正。
4.1.5 封孔
按照規(guī)程要求及甲方測井結(jié)果做封孔設(shè)計,最后做好井口指示標記。
與前期的鉆探施工比較,鉆探成本增加有三個因素。
(1)油料消耗增加,因素是地層硬,回次進尺時間長,動力頭轉(zhuǎn)速較高,發(fā)動機轉(zhuǎn)速相對較大。
(2)鉆頭消耗超標,前期準備工作不足,鉆頭是按照以往施工經(jīng)驗進行計劃,但是地層變化明顯,出現(xiàn)不匹配,使用壽命短,消耗快,鉆頭平均壽命在30m左右。為選取合理的鉆頭,提高鉆進效率,嘗試使用不同廠家的鉆頭,造成鉆頭超標,鉆頭平均進尺在50m左右。
(3)由于地方的特殊性,物資的匱乏性,物價偏高,給整個施工成本增加費用。
雖然整個礦區(qū)施工條件難度大,挖機修筑道路艱巨,周期長,費用高,但從整體宏觀來看,臺月效率達到983.7m,巖芯采取率達到99.8%,鉆孔均為優(yōu)質(zhì)孔,結(jié)果較為理想。
5.1.1 加強現(xiàn)場安全生產(chǎn)管理工作
對礦區(qū)全員進行安全生產(chǎn)“三級教育”,教育培訓合格后,方可上崗。根據(jù)礦區(qū)勘查區(qū)域的實際情況及時總結(jié)更新各類危險源,制定落實防范措施確保員工的健康和安全。
5.1.2 強化施工現(xiàn)場安全隱患排查治理工作
(1)每周一定期召開安全生產(chǎn)例會,通過例會的模式溝通發(fā)現(xiàn)施工中的不安全因素,并及時安排人員進行處理。
(2)礦區(qū)員工在組織設(shè)備搬遷和平時工作中必須嚴禁“三違”(違章指揮,違章操作,違反勞動紀律),杜絕事故發(fā)生。
5.1.3 加強搞好車輛安全工作
車輛必須每天檢查,定時保養(yǎng),確保車輛安全,在復(fù)雜天氣、路段,堅決杜絕冒險行駛。
5.1.4 加大安全生產(chǎn)保障制度的投入
為確保礦區(qū)安全生產(chǎn),資金和人力物力要落實到位,滿足法律、法規(guī)、規(guī)章、國家標準和行業(yè)標準規(guī)定的安全生產(chǎn)條件的需要,預(yù)防、減少生產(chǎn)安全事故和職業(yè)危害,結(jié)合實際情況,制定并完善安全生產(chǎn)投入保障制度。
5.1.5 加強安全生產(chǎn)應(yīng)急管理工作
為進一步提升應(yīng)急救援能力,礦區(qū)建立健全礦區(qū)安全生產(chǎn)應(yīng)急管理機構(gòu),健全應(yīng)急預(yù)案體系。定期開展預(yù)案演練,提高全員對突發(fā)事故的應(yīng)急處置、自救互救能力
5.1.6 增加醫(yī)藥以及常用配件的供給
在礦區(qū)施工地應(yīng)該準備足夠的感冒藥、高原藥、外傷處理藥物、急救包等,作為前提優(yōu)質(zhì)、快速解決一些小問題,機臺備用配件應(yīng)該充足。
5.1.7 緊急情況程序
(1)確認并確保救助人員安全。
(2)用急救藥品進行急救(包括但不限于燒傷處理和人工呼吸)。
(3)若傷者所需急救已超出急救包的處理范圍,應(yīng)及時與當?shù)鼐仍畽C構(gòu)(組織)聯(lián)系。
(4)啟動應(yīng)急救援預(yù)案。
(1)尊重勘查區(qū)所在地的風俗傳統(tǒng)和宗教信仰,與當?shù)鼐用窈湍老嗵?,妥善處理各項事宜,避免產(chǎn)生矛盾。
(2)礦區(qū)施工嚴格按照國家、行業(yè)以及業(yè)主的相關(guān)安全文明生產(chǎn)的各項規(guī)定、制度進行施工,落實安全設(shè)施、規(guī)范標志標牌。
(3)鉆探施工中應(yīng)盡可能使用無毒環(huán)保型的泥漿材料和能夠進行生物分解的鉆進液或鉆孔潤滑劑,禁止使用有毒和強堿強酸鹽類物質(zhì)。鉆進液要通過溝槽流入沉淀池或循環(huán)池內(nèi),禁止四處流散。更換泥漿須事先處理,以滲透形式進行過濾,要絕對禁止溢出水池流入草原或排入溪溝、河流、湖泊等水系中。施工中打撈出的沉淀物要集中堆放管理,禁止亂丟亂拋。
(4)盡可能地做到少占地,修路時盡量減少清理地表植被,如必須平整地面時,應(yīng)將植被堆放在空地上,便于施工完成后進行植被的恢復(fù)工作。
(5)駐地及機臺設(shè)立專門的垃圾堆放處,將垃圾用編織袋裝好后用車子拉到尼木縣垃圾廠進行處理。
(6)嚴禁在草坪上挖取草藥,破壞草皮。嚴禁捕食礦區(qū)內(nèi)的野生動物。
工藝上:地層破碎,施工難度大、風險高、勞動強度高,施工要合理選擇參數(shù),以免卡鉆、埋鉆,同時對于破碎地層容易堵內(nèi)管,不適采取強行加壓給進,或來回活動磨損巖芯給進,容易對巖芯管造成損傷,鉆頭內(nèi)徑也會傷到響應(yīng)的磨損內(nèi)徑變大,對待事故以預(yù)防為主,處理為輔,地表多檢查。
物質(zhì)配備上:根據(jù)地理的特殊性,交通不方便、高海拔、物資匱乏,物價過高,要做出合理的規(guī)劃,以免造成物資缺乏和物資過剩造成浪費。
安全上:是重中之重,要預(yù)防人員不必要的傷害,并且做好后勤安全工作,物資配備要齊全,安全宣傳要到位,應(yīng)急預(yù)案隨時落實到位。
環(huán)保上:嚴格按照地方政府規(guī)定執(zhí)行,草坪恢復(fù),垃圾集中處理。