矿山水文地质工程钻探关键技术研究

期刊: 建筑技术 DOI: PDF下载

胡学山

山东省地质矿产勘查开发局第四地质大队 山东省潍坊市 261021

摘要

我国矿业在实际开发和生产的过程中,地质钻探工作一直都是最不可或缺的一个环节,而在地质工程开发工作中,最重要的构成部分就是水文地质钻探工作。基于此,为了保证水文地质钻探工作的顺利进行,就要应用相应的关键技术,以矿山地下水层的实际发育特征为主要依据,进而对钻探设备的实际需求进行全面分析,提出钻探设备的优选方法,并实时设计钻孔大小和间距等施工参数。


关键词

矿山;水文地质;钻探;关键技术

正文


1矿山水文地质工程钻探关键技术

1.1 空气反循环连续取样钻探技术

空气反循环连续取样钻探技术也是找矿技术中的一种,在利用该技术开展找矿的过程中,经由空气压缩技术对空气的压缩处理,也就可以将此过程中的压强向循环介质的动力转化,这种转化关系的存在往往是因为空气压缩的过程中产生的压强非常大,而这也成为了潜孔锤的主要动力来源,在这一系列的作用下,矿产资源现场的岩石被击碎,呈现出不同的形状。在开展地质钻探找矿时,专业人员经由对击碎以后所产生的各种岩石碎片分析,也就可以在分析的过程中得到这些岩石所赋存的环境特征,进而了解深部的地质类型和特点。

1.2孔内事故预防与处理技术

在实际钻探的过程中,由于会破坏原本的地质结构,进而使孔内事故的发生概率进一步增加,因此,在钻探关键技术中,孔内事故预防与处理技术也是非常重要的一项技术,在实际钻探施工的过程中,采用合理的预防措施可以使孔内事故的发生概率进一步降低,进而使钻孔报废的情况得以避免,进而使钻探施工的经济损失得以减小。就以往的钻探施工经验而言,发生概率最高的事故就是卡钻,而且其实际的处理难度非常大,其发生的根本原因有沉沙卡钻、坍塌卡钻、缩径卡钻。在对该类事故进行预防和处理的过程中,要以卡钻的位置为实际的依据,应用相应的计算公式得出卡钻的位置,即:

1)

式(1)中:H为钻柱最上的一个卡点深度;k为计算的系数,在k取值的过程中,其不但与绳索取心管的规格息息相关,还与其力学性能和材质有着密切的关联;L为没有被卡住的部分连续上提时的平均伸长;P为钻具没有被卡的部分连续上提的平均拉力。

基于式(1),计算出孔内卡钻事故发生的具体位置,进而采取具体的处理措施。在实际钻探的过程中,如果发生了卡钻事故,则要以司钻规定的吨位范围作为主要依据,进而对钻具进行活动,设法将循环建立进来,进而使卡钻的问题得以解决,使钻探的施工安全性和稳定性得到根本性的保证。

1.3定向钻探技术

定向钻探技术同样是深部地质钻探中的有效技术,尤其是对于一些地质条件相对较大的区域而言,定向钻探技术的优势明显。为使得定向钻探技术可以给深部矿产资源开发以一定的参考,应在对应的勘查地区钻探方向确定的基础上,使得钻探装置可以依据特定的方向来开展钻探和勘查作业,整个的钻探效率高,兼具初级定向孔、空间弯曲定向孔和单孔底定向孔等多种的功能,整个钻探作业中的人工成本、设备成本相对较低,但此钻探技术应用时的钻孔倾斜现象出现频次较高,极易酿成一定的事故,这就要求在开展定向钻探的过程中,应结合钻探要求来进行相应的防斜设计。

1.4甚低频电磁法技术

甚低频电磁法技术在找矿过程中不仅存在着效率方面的优势,更具有高度的技术灵活性,如果深部钻探找矿中利用的是这一技术,就需要借助于Fraser滤波来对所测得的全部数据加以整合与处理,经由对掩盖区异常地质体、产状等的全面分析,也就可以对钻探现场的矿产资源展布情况加以了解,经由数据分析和调查,矿产规律、矿体情况的掌握更为便捷和有效。因此,甚低频电磁法技术在深部钻探作业中的应用,使得矿体空间主权位置的确定和预测更为精准。

2矿山地质钻探施工质量控制方法

2.1岩芯回收率的质量控制

对于矿山地质钻探,在实际施工过程中,连续5米岩芯回收率容易低于80%,不能满足回收要求,降低整体施工质量。因此,对于岩芯开采工作,施工人员需要做以下工作,以确保开采质量。(1)岩芯按一定顺序放入箱内,返回编号清晰。同时,施工人员需要用清水清洗岩芯。(2)钻具使用前后应进行检查,确保其单作用性能。(3)岩芯回收率应达到70%以上,因此必须正确控制钻井压力和钻井速度,避免因钻具时间过长和钻具弯曲振动而降低回收率。(4)避免过度钻孔。(5)在钻井施工过程中,如果钻井速度急剧下降,需要及时打捞岩心。(6)岩芯干燥后,施工人员需要用彩色油漆编号。一般情况下,需要编号的岩芯长度大于10cm。

2.2控制钻孔曲率,正确选择钻具

首先,根据矿山工程的实际情况,合理控制直孔和斜孔的钻进曲率。为确保钻孔不弯曲,施工人员需要首先检查相关设备,以提高其稳定性和安装安全性。对于易倾斜岩层,应分析和考虑地层、矿石穿透深度等信息参数,正确设计开孔角度和抗弯强度。其次,钻具是矿山地质钻探施工的重要工具,需要引起重视。开孔时应选择锐钻,钻压应保持均匀,以便芯管随钻加深和加长。对于深孔钻孔,施工人员应采用钻铤加压的方法。钻进过程中遇到倾斜岩层、软硬互层等相关类型时,施工人员应采用锐利的钻进方式,选用结构、性能正确的钻具。当满足相关条件时,可采用冲击回转钻进。此外,铰孔时需要使用内导轨,直径变化时需要使用外导轨。

2.3纠正孔深施工内容,减少孔深误差

施工人员需要更加注意孔深校正。当深孔达到50m时,或遇到主岩层到达最终孔时,需要使用钢卷尺等钻具对孔深进行校正和检查。修正检查结果出来后,孔深误差超过千分之一时,施工人员应能及时采取相应措施。施工人员应确保使用的铁尺等工具的质量要求符合要求,如平整度、刻度清晰度等,并定期进行校正。

结论

总而言之,对于矿山水文地质工程钻探施工而言,其不但具有一定的施工难度,还具有一定的施工复杂性,因此,在矿山水文地质工程钻探施工的工程中,要以实际的施工需求作为主要的依据,进而对钻探关键技术进行深入的探究,进而使矿山水文地质工程钻探施工的安全性和稳定性得到保证,最终使矿山水文地质工程的钻探施工得到更大程度的发展。

参考文献:

[1]马鹏程.定向钻探技术在煤矿防治水中应用[J].煤矿现代化,2021(01):42-44.

[2]刘文武,郭坤,冯美贵.页岩气钻探施工钻进护壁技术[J].西部探矿工程,2021,33(01):60-61+65.


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