金礦復雜地層深部地質(zhì)鉆孔結(jié)構(gòu)設計范文

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摘要：隨著我國對礦產(chǎn)資源需求量的不斷增加，鉆探技術(shù)隨同著地質(zhì)探礦、勘察事業(yè)的開展得到了更多的重視。針對這一現(xiàn)象，提出金礦復雜地層深部地質(zhì)鉆探的鉆孔結(jié)構(gòu)設計。首先，從金礦復雜地層深部地質(zhì)鉆探的鉆孔工藝技術(shù)研究鉆探的鉆孔結(jié)構(gòu)。而后，為實現(xiàn)鉆探的鉆孔偏斜控制采用全角半距法可準確、方便地計算鉆孔實際偏斜距離。

關(guān)鍵詞：金礦復雜地層；深部地質(zhì)；鉆探；鉆孔結(jié)構(gòu)

金礦復雜地層深部地質(zhì)詳細勘察的勘探深度要從基礎(chǔ)底面算起，是可以滿足設計要求的深度。金礦復雜地層的深度不是一個長度的概念，可以理解為高程。在實際勘察時，并不會提前知道勘察深度的，因為不知道持力層的具體所在位置。所以要從地面開始鉆探，一直鉆到認為可以作為持力層的地方為止。由于傳統(tǒng)鉆探設備，為鉆頭鏈接在鉆桿上的鉆具，鉆頭通過鉆桿轉(zhuǎn)動而鉆進。在深孔鉆探時，一是鉆桿在深孔變形，二是動力難以傳送到深部，三是孔內(nèi)事故多，四是更換鉆頭需提出所有鉆桿。另一方面，金礦復雜地層深部地質(zhì)鉆探每根鉆桿直徑大概100mm，所以鉆孔直徑也大致相近。隨著套管的逐漸下入，即便現(xiàn)在進行普通的地質(zhì)鉆探，要想保證鉆桿豎直而不偏斜也是很困難的。因此，傳統(tǒng)鉆探設備難以打更深的孔。基于金礦復雜地層深部地質(zhì)鉆探的要求，必須要轉(zhuǎn)變深孔鉆探思維，優(yōu)化鉆孔的結(jié)構(gòu)設計。

1金礦復雜地層深部地質(zhì)鉆探的鉆孔結(jié)構(gòu)改進設計

根據(jù)金礦復雜地層深部地質(zhì)特點，對鉆孔結(jié)構(gòu)改進設計的要求越來越高。考慮到前期的施工經(jīng)驗，鉆孔設計一般在三級鉆孔結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上預留一級。在130mm處進行開孔，穿過覆蓋層下入127mm套管，然后采用擬l10mm口徑鉆進穿透上部破碎地層，下入108mm套管，當遇到金礦復雜地層深部地質(zhì)普通方法無法處理，可擴備用孔徑96.5mm[1]。設計鉆孔工藝結(jié)構(gòu)如圖1所示。對于優(yōu)化后的鉆孔結(jié)構(gòu)改進設計，在增加備用孔徑的基礎(chǔ)上精準控制鉆孔的鉆壓值。金礦復雜地層深部地質(zhì)巖石的研磨性、可鉆性，金剛石鉆頭的粒度，都會影響鉆孔精度，降低鉆頭壽命，甚至使鉆頭折斷。在一定的范圍鉆進速度會隨著鉆壓的增加而提升，妨礙作業(yè)，引起鉆頭折損或阻礙切削液進入孔內(nèi)。面對以上情況，可分別或聯(lián)合采用增大進給量、斷續(xù)進給、修磨橫刃等方法提高鉆進效率的同時降低鉆頭消耗。消除因鉆壓值引起的問題。與此同時，短碎的鐵屑使冷卻液更容易流至鉆尖，進一步改善了加工過程中的散熱效果和切削性能。而且因為新增的備用孔徑穿了鉆頭的整個溝槽，經(jīng)過多次修磨之后依然能夠保持其形狀和功能。除上述功能改善外，值得一提的是該設計強化了鉆體的剛性，顯著地增加了單次修磨前鉆孔的數(shù)量。擴孔是鉆孔結(jié)構(gòu)改進設計優(yōu)化的必然選擇。刀夾的擺動對孔徑和孔的定位精度影響很大，因此當?shù)秺A磨損嚴重時應及時更換新刀夾。鉆削小孔時，擺動的測量及調(diào)整均較困難，所以最好采用刃部與柄部同軸度較好的粗柄小刃徑鉆頭。使用重磨鉆頭加工時，造成孔精度下降的原因多是因為后面形狀不對稱所致。控制刃高差可有效抑制孔的切擴量。鉆孔的精度主要由孔徑尺寸、位置精度、同軸度、圓度、表面粗糙度以及孔口毛刺等因素構(gòu)成[2]。

1.2金礦復雜地層深部地質(zhì)鉆探的鉆孔偏斜控制

考慮到金礦復雜地層深部地質(zhì)的硬性條件，地下可能有剛性的地層也可能有韌性的底層，底層分布很復雜，高溫高壓，這些不但提升了鉆探的難度，也造成鉆探鉆孔偏斜的原除此之外，勘查人員還要提高自身的勘查技術(shù)能力，盡量避免重復勘查，保證在不破壞礦山生態(tài)環(huán)境條件下，取得精準的水工環(huán)地質(zhì)勘查結(jié)果。

1.3隨時注意環(huán)境保護工作

水工環(huán)地質(zhì)勘查是一個周期性長且進程緩慢的地質(zhì)勘探工作，在這個過程中，需要每一個工作人員要具有較高的環(huán)境保護意識，時刻注意對勘查區(qū)域的自然環(huán)境保護工作。以前在水工環(huán)地質(zhì)勘查中環(huán)境保護不被重視，為了獲取到有利的勘查結(jié)果，使用不合理的物探方法以及物探材料，導致礦山以及周邊的植物、動物等棲息環(huán)境遭到嚴重破壞，所以在水工環(huán)地質(zhì)勘查中要將生態(tài)環(huán)境保護放在首要位置，禁止使用不環(huán)保的勘查材料、工具等[3]。如果在勘查過程中出現(xiàn)環(huán)境異常情況，工作人員要立刻停止一切的水工環(huán)地質(zhì)勘查工作，待查明原因和采取挽救措施生態(tài)環(huán)境恢復之后，再繼續(xù)進行勘查工作。

1.4妥善處理勘查中產(chǎn)生的廢棄物

水工環(huán)地質(zhì)勘查過程中會產(chǎn)生大量的生活及生產(chǎn)垃圾，除了會對礦山生態(tài)造成環(huán)境污染外，還會產(chǎn)生噪聲污染，所以在所有水工環(huán)地質(zhì)勘查工作結(jié)束之后，要妥善處理勘查中產(chǎn)生的固體、液體、噪聲等廢棄物垃圾。在勘查過程中盡量減少礦區(qū)地下水的用量，保持勘查區(qū)域的水系平衡，對于產(chǎn)生的廢水要經(jīng)過合理處理之后才能排放。對于一些可以自然分解的固體垃圾，可以在當?shù)剡M行深坑土埋的方式處理；對于不能自然分解的固體垃圾，需要集中焚燒處理。在水工環(huán)地質(zhì)勘查工作之前，需要在礦山周圍進行大規(guī)模植樹，將勘查區(qū)與周圍居民區(qū)分隔開來，以此來減少勘查產(chǎn)生的噪聲污染。

1.5完善生態(tài)環(huán)境補償制度

水工環(huán)地質(zhì)勘查過程中會不可避免的破壞自然生態(tài)環(huán)境，而且生態(tài)環(huán)境一旦遭到破壞，要想恢復到原有的自然狀態(tài)下，需要進行大量的修復工作，而且是長時間的。所以要立刻完善水工環(huán)地質(zhì)勘查生態(tài)環(huán)境補償制度，將該制度嚴格落實到實際勘查的每一個程序中，而且在勘查結(jié)束后要立刻進行生態(tài)環(huán)境修復工作，保證勘查區(qū)域的生態(tài)環(huán)境平衡。除此之外，還要完善《環(huán)境保護法》以及《自然環(huán)境保護條例》等法律法規(guī)，勘查人員要嚴格循序法律制度開發(fā)水工環(huán)地質(zhì)勘查研究活動，促進工業(yè)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。

2結(jié)語

生態(tài)環(huán)境保護大背景的下水工環(huán)地質(zhì)勘查要提高對環(huán)境保護的重視，是社會發(fā)展的必然趨勢，同時也是推動工業(yè)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要條件。在實際勘查過程中，通過有效的生態(tài)環(huán)境保護措施，減小對自然環(huán)境的影響，實現(xiàn)經(jīng)濟與環(huán)境共贏的發(fā)展目標。

參考文獻

[1]湯宜洋,王林峰,彭智博.河南莊金礦礦區(qū)水工環(huán)境地質(zhì)研究[J].中國錳業(yè),2017,2(2):67-68.

[2]劉永中.探究當前水工環(huán)地質(zhì)勘察中的技術(shù)及其應用范圍[J].西部資源,2017,24(3):161-163.

[3]羅偉.環(huán)境保護大背景下水工環(huán)地質(zhì)勘察工作要點分析[J].低碳世界,2017,15(36):159-161

作者：于保國 單位：河北省地礦局第四地質(zhì)大隊