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山西腰站礦區復雜地層斜深鉆孔施工技術

發布時間:2013-11-29   |  所屬分類:機械:論文發表  |  瀏覽:  |  加入收藏

摘 要:對于山西腰站礦區復雜地層漏失、破碎、縮頸十分嚴重,對于孔深1750米、斜孔75°在該礦區施工難度更大,而獲得成功。本文重點介紹該施工技術措施,供大家借鑒。

關鍵詞:深孔;斜孔;破碎;坍塌;縮頸;漏失嚴重;鉆探施工禁區;施工技術;

1、概述

1.1、工程概況

山西靈丘縣腰站鐵礦普查(續作)項目是山西省國土資源廳〔2011〕229號文批準的地質勘查項目,由山西省地質勘查局二一七地質隊承擔該工作任務。在該礦區設計13個鉆孔。其中最深鉆孔zk6003,設計孔深1750m,方位角160°,傾角75°,坐標位置X:4368284.7,Y:38537831.80。斜孔75°,孔深1750m,屬于超深斜孔,這樣的鉆孔在全國鉆探領域里施工中并不多見;而且礦區地層復雜;該鉆孔位置海拔1780m,氣候干燥、寒冷(年平均氣溫6.9℃)水源貧乏; 施工難度很大。因河北省地礦局承德地質四隊探礦技術研究院在深孔鉆探施工領域中有一定的經驗,2007年在金剛石繩索取心小口徑鉆探領域中曾突破全國最深孔深記錄,而成為當年地勘行業領域中全國十大新聞之一,而后多次突破過河北省鉆探孔深最深記錄,故山西省地質勘查局二一七地質隊找到我單位尋求施工支持。我單位承擔了該礦區的ZK6003孔施工工程。

1.2、地層狀況簡介

礦區地層主要為上元古界長城系高于莊組,薊縣系、霧迷山組、楊元組,青白口系望望狐組,侏羅系后成組地層。

從上到下6個巖性段:

第一段, 第四系(Q)地層,巖性為灰褐色-黃色粘土,亞砂土,砂礫石,厚度15m左右。

第二段, 侏羅系后城組二段(J3h2)

巖性:砂礫巖、凝灰質礫巖、砂巖、膨潤土。

總厚度:10-54m間

第三段, 青白口系望狐組(Qnw)

巖性:燧石角閃石巖,含礫石石英。傾角16-20°,厚度在82m左右。

第四段, 薊縣系霧迷山組(Jxw)和楊莊組(Jxy)

巖性:含燧石條帶泥晶,粉晶白云巖,石英砂巖,細砂巖礫巖,白云巖

厚度:430-540m。

第五段, 長城系高于莊組(Chg)

巖性:沙礫屑白云巖,灰質頁巖,較破碎,偶見砂礫屑

傾角26-65°,局部可達80°,厚度220-750m, 斷裂構造發育。

第六段, 五臺群金剛庫組(W1j)

巖性:變粒巖,片麻巖,角閃巖夾磁鐵石英巖等,產狀345°∠70°,該套地層厚度在該地區應大于884m, 為主要控礦地層。

2、鉆探施工中的難點

(1)鉆孔孔深超深(1750m),設計孔斜較大(75°),而且1750米斜孔如何做到防止偏斜,保證鉆孔質量?成為本鉆孔施工難點。

(2)鉆探所在位置,地層復雜,區內構造主要有三大類:脆性斷裂構造、褶皺構造、節理裂隙構造發育;根據地質演算,礦層埋深831m左右, 礦層以上部分全孔漏失,掉塊、坍塌、縮頸十分嚴重;海拔較高、水源貧乏、巖石破碎,可以說是鉆探施工禁區。

兄弟單位以前在此礦區施工,曾有多個鉆孔不成功。我單位8月份到場,第一個鉆孔鉆至320米時,因地層漏失嚴重,拉水供應不能滿足需要,地層破碎,坍塌縮頸而造成埋鉆事故,經簡單處理,進展緩慢,綜合考慮后選擇挪孔,重新開孔。

面對困難,我們不可氣餒!想盡辦法,堅定信念必須成功。針對施工中所遇到的種種難題,總結失敗教訓,仔細研究地層特性,在鉆探工藝上進行改進和探索。從管理方法、鉆孔結構、堵漏方法、泥漿配比,鉆進技術參數等方面著手,順利完成該工程,較好的解決施工中遇到的一切問題,受到了業主和同行們的高度評價和認可。現把ZK6003孔施工經驗和技術措施介紹如下,供大家討論借鑒。

3、針對山西腰站礦區ZK6003孔復雜地層深斜鉆孔施工經驗和技術措施

3.1、加強人員組織管理

我們抽調有多年施工經驗技術人員和機、班長組建隊伍,多次技術研討后,確定施工方案。加強班組管理,強調施工難點,提高全體職工思想意識。嚴格規范班組交接班制度,尤其是對鉆孔內鉆進情況、技術參數,必須嚴格記錄,交接清楚。根據孔內地層變化及時調整施工技術方案。

3.2、鉆探設備選擇及鉆孔結構設計

3.2.1設備選擇

根據鉆孔設計孔深,選用了連云港黃海探礦機械廠生產的HXY-6B型鉆機。鉆進能力為(∮75鉆桿)可達2000米,重量4.36噸,最大扭矩7800牛.米。鉆塔選用張家口探礦機械廠生產的23米加重斜塔,天車有效負荷23噸,最大負荷30噸。水泵選用BW-250型泥漿泵和BW-320泥漿泵兩種,孔深850米以前用BW-250泵,超過850米以后用BW-320泵。以上設備選擇完全能滿足施工要求。

3.2.2孔徑設計和繩索取心工藝選擇

根據地質提供的地層狀況和以往深孔施工經驗確定鉆孔結構為:

開孔∮150mm合金鉆頭鉆進,鉆至15m左右穿過第四系地層時,下∮146mm套管,作為開孔定向管;變徑∮130mm金剛石鉆頭單管鉆進穿過第二套地層至83m時, 下∮127mm套管;變徑∮110mm金剛石鉆頭單管鉆進穿過第三套地層至253m, 下∮108mm套管;變徑∮95mm金剛石鉆頭雙管繩索取心工藝鉆進至833m, 下∮89mm套管;變徑∮75mm金剛石鉆頭雙管鉆進至1750m終孔。此套繩索取心工藝技術,級配相當合理,是我院在承德大烏蘇溝礦區深孔施工中所采取的,該施工工藝曾獲得2008年度河北省國土資源廳優秀成果一等獎。


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曾道人内幕玄机