摘 要 对深孔钻探勘探技术探讨，以确保岩心钻探质量。
关键词 勘探钻孔；施工；方法
中图分类号 P634 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2010)122-0049-01
1 矿区地层简述
该矿区主要为铁矿，矿区内第四系覆盖层较厚，厚度为80～150m不等，主要为砂卵（砾）石层，且具有由北向南渐变厚的趋势。早在矿区进行钻探施工时，就因为覆盖层护壁不好而发生报废情况，出现该情况的主要原因是地层地质构造条件较复杂、地层稳定性极差、漏水较严重、孔壁坍塌严重，限于当时的技术水平，砂卵石覆盖层的钻进主要是采用硬质合金钻进和钢粒钻进，且泥浆材料主要是采用当地产的粘土进行搓泥球护壁堵漏，该方法既费人力且护壁堵漏效果很不好。因此在本次施工中将覆盖层钻探护壁工作做好，就成了重中之重。
2 勘探钻孔技术要求
①执行《铁、锰、铬矿地质勘查规范》（DZ/T0200-2002）和《岩心钻探规程》标准施工。②全孔取心，岩心采取率≮80%，矿心采取率≮85%。③钻孔为直孔，终孔直径≮75mm，提下钻时必须进行水文观测，孔斜每百米不大于1%，同时校正孔深。④钻孔结束后测井，满足地质要求时方可终孔，最后按封孔技术要求进行封孔，并提交原始班报表。设计孔深范围在450～1000m之间，每孔穿过矿层底板30m后可终孔。
3 钻探设备及器具选择
根据当今岩心钻探发展趋势和现状，并结合以往的施工经验，综合考虑，主要以适用于中、深钻孔施工的设备、管材、钻具等为主，全力追求以优质的设备、管材及钻具，确保高效高质的生产效果。
钻机：采用 XY-44型钻机（最大钻深能力1400m）2台，通过实践证明，该钻机性能稳定，能够符合本次勘探技术参数要求。
水泵：采用BW300/12型水泵2台，该泵压力、泵量可调范围大，能够适应中、深孔尤其是覆盖层较厚且地层复杂的岩心钻探施工。
钻塔：采用17m直斜两用四角塔2部，该塔具有性能稳定、拆卸方便、安全度高、适用范围广、强度大等特点。
钻杆：采用71mm加厚型绳索取心钻杆2000m，由于采用了加厚技术，拉力、扭矩比普通绳索取心地质钻杆有了较大的提高，能够满足中、深孔施工要求。
套管及钻具：127mm套管 100m，108mm套管360m，89mm套管400m，开孔钻具为130mm单管钻具4套（0.7m），长钻具为108、 91mm单管钻具 （2～3 m）4套，75mm绳索取心双管钻具（3～4m）8套，S75普通绳索取心钻具。
4 钻孔结构设计
130mm硬质合金钻头开孔，穿过上部砂土层及部分卵砾石层下入35～45m127mm套管；然后改用110mm金刚石钻头钻进至卵砾石层下5m左右的粘土层中，下入108 mm套管；使用91mm小八角硬质合金肋骨钻头钻过风化层，直至钻进完整基岩1m左右时下入89mm套管；最后改换77.5mm金刚石绳索取心钻头钻至终孔。
5 施工技术
5.1 施工方案的制定
依据钻孔设计和地质技术要求，制定相应的施工技术方案和事故应急预案，确定施工技术参数。同时备好备足施工材料，如：不同岩层取心钻具及膨润土、泥浆处理剂、堵漏剂、润滑剂及孔口管、技术套管等 ，避免开钻后停工待料现象。
5.2 泥浆的调制
每个钻孔开钻前，必须调制好足够的泥浆，根据不同岩层情况，调好不同的配比密度，以确保覆盖层快速钻进，并顺利通过，提高第四系覆盖层的钻进效率。
5.3 施工过程的控制
对于每个钻孔施工过程大致可以按以下工序分别控制，严把施工工序质量关。
1）开孔钻具钻进及表层套管下入深度。我们选择直径为130mm的硬质合金肋骨钻头进行开孔穿过上部砂土层及部分卵砾石层下入35～45m127mm套管；然后改用110mm金刚石钻头钻进，主要采用淡水乳化泥浆进行护壁，以水为外相，粘土和火碱为内相用的表面活性剂作乳化剂配制成稳定的泥水乳状液具有良好的润滑性，该泥浆主要用于松散、破碎及坍塌等不稳定地层中，且携带岩屑能力强，能有效地清除孔底岩粉。采用泥浆配比为：粘土100kg以下，水900～950kg，纯碱占粘土量的3%～5%。配制后泥浆主要性能为：密度1.07kg/L，粘度18～27s，失水量6～8mL/30min，含砂量0.1%以下，泥饼厚度0.5mm。经过7个钻孔施工证明，该泥浆配比较适合亚粘土地层护壁，有利于冲洗孔底岩粉，钻遇砂卵（砾）石层后下入108mm套管重新调制泥浆改用91mm钻具钻进。
2）91mm小八角硬质合金肋骨钻具钻进。泥浆配置适当提高粘土加量，将纯碱改为火碱，个别地段加入甲基纤维素CMC，以防坍塌。该泥浆能形成高粘度的胶体溶液，有粘着、增稠、流动、乳化分散等重要特性，具有携带岩屑能力强，钻速快、机械磨损小的优点，同时能使孔壁形成一层较致密的“保护膜”。泥浆配比为：加水900～950kg，粘土100～150kg，火碱占粘土含量的3%，CMC占泥浆体积的0.3%。配制后泥浆性能为：密度1.10～1.20kg/L，粘度20～30s，泥饼厚1mm。对于该地层钻进，维护好泥浆性能很重要。每台班泥浆质量要保持一致，当泥浆消耗时切忌盲目加水；CMC加入前要充分溶解，禁止加干料；为稳定护壁，提钻、下钻要慢，尽量减少对钻孔的抽吸和激动压力，钻进至一定深度后，做好提钻时泥浆的回灌工作；另外对泥浆循环系统要加强，增加沉淀坑数量和循环槽长度，并经常派人清除循环槽、沉淀坑内的砂子和岩粉，以确保泥浆性能的稳定。同时，更重要的是，在砂卵（砾）石层中时，要快速穿过，减少扰动孔壁的时间，以便为保证钻进完整基岩后下入89mm技术套管打下良好的施工基础。
3）钻遇强风化基岩时，除维护好泥浆性能外，还要及时更换钻具，采用双动双管钻具，确保岩心采取率。钻进至完整基岩并取出完整岩心柱后方可下入89mm技术套管。
4）下入技术套管后，换用75mm绳索取心钻进。由于中、深孔钻进岩层普遍较厚，裂隙较多，尤其是岩层中常夹有混粒土层，此岩层遇水膨胀且有缩径现象，岩石遇混粒土接合面有漏失，采用清水钻进不能起到护壁效果，并且更不能清除孔底垮塌物，因此，我们采用了低固相泥浆护壁，漏失严重的部位得到较好的改善，最终取得了明显的效果。
5）对于个别钻孔矿层顶部围岩遇有破碎带，钻孔漏失严重，采用低固相泥浆加锯末随钻堵漏仍不能奏效时，采取灌注素水泥浆加早强剂的护壁堵漏方法，先后采用水泥护壁堵漏10次，使用水泥近10t，成功或具有一定效果的6次。水泥浆液水灰比1：（0.45～0.5），掺入三乙醇胺占水泥用量的10%，食盐1%作快干早强剂。水泥浆液凝固时间控制在36h。
6）钻进技术参数的选择。合理选择钻进技术参数，提高钻探效率，是减少孔内事故的保障。由于75mm绳索取心钻进口径大，钻杆柱扭力大，钻头底唇面积大，需要的轴心压力较大，克取岩石面积增大从而产生的岩粉、岩屑量增大。因此，需要较大的冲洗液量。我们选择的钻进参数如下：钻压10～15kN、转速700～1000r/min、泵量120L/min。
6 结语
1）做好施工前的准备工作，制定可行的施工组织设计方案，选择好施工新工艺、新方法，并建立相应的施工事故处理方案。
2）钻进覆盖层，特别是钻进砂卵（砾）石层时，一定在确保使用好淡水乳化泥浆和维护好泥浆，同时加大泵压，提高转速，快速钻进通过。如果停留在此层的时间过长，钻孔孔壁长期处在泥皮保护下，会耽误进尺效率。因此，钻进该层时，一定要稳定而快速地穿过，减少钻进停留时间，及时下入技术套管，为下一步工作打下好的基础，减少或降低钻进事故的发生率。
3）合理选择使用金刚石钻头，以提高钻探效率。根据岩石的软、硬程度及研磨性强、弱，合理选择金刚石钻头。遇石英含量高、研磨性弱的岩层要及时更换软胎体孕镶金刚石钻头，并及时投入研磨骨料，随时准备提钻，坚决克服打懒钻、不提钻磨磨看的工作作风。因为多数软胎体钻头金刚石粒度较大，金刚石质量更有保障；而胎体稍硬（HRC30以上）的钻头金刚石粒度小，即便出刃很好，也无法确保有效地钻取岩心。
4）现场管理和施工人员的责任心尤为重要。因此，现场管理人员和施工人员要有高度责任心，以防为主，对岩心钻探施工中各个施工环节要充分重视并精心施工，只有重视，岩心钻探的质量才能得到保证。
参考文献
[1]张春波,等.绳索取心金刚石钻进技术[M].北京:地质出版社,1985.
[2]石立明.复杂地层岩心钻探综合治理技术[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2008.