隧道深孔绳索取芯钻探及泥浆护壁技术浅析与实践_洪建彬

2 钻进方法及钻孔结构
根据隧道区地层特点，预测可能遇到的复杂情况、钻孔深 度和终孔孔径等因素来设计钻孔的孔身结构。 为实现安全、高 效钻进，采用三级钻进。
上 部 第 四 系 及 强 风 化 层 ， 采 用 大 口 径 （准150mm） 单 管 合 金 配合泥浆护壁钻进， 进入相对完整基岩 时， 下入 准146mm 井 管。 改用 PQ（122mm）金刚石绳索取芯钻进，穿 透 断 层 破 碎 带 后，以 PQ 钻杆作为护壁管。 之后用 HQ（96mm）金刚石绳索取 芯钻至终孔，预留 NQ（76mm）作为储备。
1.2 褶皱构造
手把崖背斜：产 于 老 君 山 矿 段 东 侧 ，F5 断 层 下 盘 ，是 龙 头 山背斜的褶皱，轴向北北东-近南北。 区内延伸近 5km。 核部由 奥陶系红石崖组和上、下巧家组组成，东翼被 F5 断层破坏，岩 层倾角陡立，出露上、下巧家组；西翼出露下巧家组，地层倾角 20~30°，产状相对平缓。 背斜显示南段紧密，往北宽缓，且逐渐 消失，轴面呈向西倾斜的不对称褶皱。 在砂子厂沟南部，背斜 轴的张裂隙有零星铅锌矿化，并有少量老硐分布。
能源·地矿
LOW CARBON WORLD 2014/8
隧道深孔绳索取芯钻探及泥浆护壁技术浅析与实践
洪建彬（福建东辰综进砂岩与泥岩互层含盐地层及断层破碎带的过程中，遇塌孔、卡钻、阻力大、漏水严重等问题，采用护壁泥
浆和金刚石绳索取芯钻进等工艺，取得了低成本、低风险、高效率的良好效果。
1 隧道区地质概况
1.1 区域地质及地层概况
隧道从硝井进洞，穿过连绵起伏山体，在甸尾出洞，隧道 全长 13450m，最大埋深约 585m。 洞身通过地层 岩性 有 ：侏 罗 系下统冯家河 组 （J1f） 泥 岩 夹 粉 砂 岩 ； 白 垩 系 下 统 高 丰 寺 组 （K1g） 砂 岩 ， 普 昌 河 组 （K1p） 泥 岩 ； 白 垩 系 上 统 江 底 河 组 一 段 （K2j）粉 砂 岩 夹 泥 岩 ，江 底 河 组 三 段 （K2j3）泥 岩 夹 钙 质 泥 岩 及 泥 灰 岩 ，含 石 膏 、盐 岩 、芒 硝 兰 石 棉 ，江 底 河 组 四 段 （K2j4）粉 砂 岩 夹 泥 岩 ； 白 垩 系 上 统 赵 家 店 组 （K2z） 厚 层 长 石 砂 岩 夹 薄 层 泥 岩；白垩系上统马头山组（K2m）泥岩。 该隧道地质构造复杂，约 有七处发育断层，三处发育向斜及背斜，白垩系下统高手寺组 （K1g）砂 岩 、白 垩 系 上 统 马 头 山 组 （K2m）泥 岩 均 与 侏 罗 系 地 层 呈角度不整合接触。
3.2 严重破碎、漏失地层
在严重破碎、漏失地层，水泥护壁堵漏是一种既经济又十 分有效的手段。 对于护壁堵漏所使用的水泥浆主要有以下三 个方面的要求：
（1）水 泥 浆 的 可 泵 性 能 水泥浆的可泵性主要指水泥浆运用泥浆泵泵送的难易程
度，用可泵期和流动度来表征，岩芯钻探护壁水泥浆的可泵期 一 般 要 求 不 小 于 30min （ 慢 速 搅 拌 条 件 下 ）， 流 动 度 大 于 150mm。
大虎山向斜：为龙头山背斜的褶皱，出露于矿区南缘，手
把崖背斜之西，与手把崖背斜相邻。 向斜北部被 F1 断层推覆 断层掩盖。 向斜轴呈北北东向展布，由下二叠统地层组成。 西 翼产状 300~330°∠30~35°，东翼 100~110°∠20~30°。
利 台 上 向 斜 ：分 布 于 黄 珙 山 矿 段 ，为 F6 断 层 上 盘 推 覆 体 内褶皱。 向斜轴呈北北东展布长 1250m，南 北两端被 F6 断层 限制。 核部地层为上寒武统二道水组和下奥陶统红石崖组，东 翼地层为下-中寒武统地层，西翼产状 90~110°∠30~40°；西翼 尚发育有次一级背斜构造。 为西陡东缓的不对称向斜。
罗卜地背斜：分布于观音山矿段，为 F5 断层上盘褶皱，夹 持 于 F5 和 F11 之 间 ，呈 南 北 向 分 布 ，长 550m，南 北 两 端 分 别 受 F11 和 F5 断层限制。 核部地层为下寒武统龙王庙组，两翼 为下寒武统沧浪铺组地层。 西翼地层产状 250~230°∠40~60°， 东翼产状 110∠40°，两翼均有褶皱发育，为紧密背斜。
4 结束语
根据隧道穿透地层特点， 合理选择钻进方法及钻孔结 构，提高了钻探效率，降低了孔内事故率、人工劳动强度，配 合有效的护壁泥浆，保证了孔壁的稳定，最终所有钻孔顺利
LOW CARBON WORLD 2014/8
能源·地矿
银矿的构造成矿分析
庄 辉（云南鲁甸八宝矿业有限公司，云南 鲁甸 657106）
【关键词】深孔钻探；绳索取芯；护壁泥浆；井管
【中图分类号】U455
【文献标识码】B
【文章编号】2095-2066（2014）15-0146-02
低碳世界 ＬＯ Ｗ Ｃ Ａ Ｒ Ｂ Ｏ Ｎ Ｗ Ｏ Ｒ ＬＤ
妥安隧道位于禄丰县境内，既有成昆铁路左侧，沿龙川江 右 岸 连 绵 山 体 逆 流 而 上 ，设 计 为 双 线 隧 道 ，全 长 13450.0m，为 全线第一特长隧道。 该隧道自硝井村子后面傍山进洞，穿行于 龙川江右岸剥蚀低中山侵蚀地貌区，山势连绵，波状起伏。
【摘 要】本文结合具体工程实例，对××矿区的银矿的构造成矿及其特征进行了分析，接着分析了该矿区银矿的变质作用、主要银矿物特征以 及矿物嵌布和交代特征。
【关键词】银矿资源；构造成矿；构造特征；矿物特征；嵌布交代
【中图分类号】P618.52
【文献标识码】B
【文章编号】2095-2066（2014）15-0147-02
（2）凝 结 时 间 为了避免灌注水泥事故， 要求水泥浆的初凝时间大于 60min，在 必 要 时 ，水 泥 浆 的 初 凝 时 间 在 一 定 范 围 内 可 任 意 确 定，初凝和终凝的过渡时问尽量短。 （3）一 定 的 早 强 效 果 水泥浆终凝后迅速具有一定的强度。 根据施工实践，当水 泥石具有 1MPa 左右的 抗 压 强 度 时 ，绳 索 取 芯 工 艺 条 件 下 ，就 能从孔内取出Ⅱ级左右的灰心，达到堵漏护壁的效果。 但是，使用水泥护壁，从开始准备到恢复生产，至少需要 3d 的时间，如深孔段灌注 水 泥 ，则 需 要 更 长 的 候 凝 时 间 ，有 时 长达一星期以上，效果还难以保证。 使用传统的速凝剂，凝结 时间难以控制，施工风险大，事故多。 因此在本次钻探中使用 水泥净浆进行堵漏时， 选用 SW 高效早强减水 剂 配 合 普 通 硅 酸盐水泥 使 用 ，水 灰 比 0.6，SW 高 效 早 强 减 水 剂 8～10%，使 护 壁 待 业 时 间 缩 短 至 10～12h，就 能 取 出 完 整 的 、强 度 较 高 的 灰 芯，成功解决护壁问题。
1.2 地层情况及影响钻进的因素
（1）第 四 系 松 散 层 第四系主要为坡残积松散碎石土、含砾粉质粘土，紫红、 黄褐色，松散-稍密状态。 （2）基 岩 基岩主要为白垩系砂岩、粉砂岩夹泥岩，薄-中厚层状，节 理发育，强风化厚度小，岩体完整性差，岩芯破碎，钻进过程中 漏水严重，常出现掉块、塌孔等现象，取芯困难。 （3）断 层 破 碎 带 隧区位于云贵高原北部扬子准地台滇东北台褶带， 多处 发育断层、向斜、背斜，燕山晚期构造运动及喜山期新构造运 动比较活跃，岩层层产状变化，岩芯破碎，在钻进过程中冲洗 液基本漏失，常发生埋钻、卡钻事故。
1.3 矿区构造综述
综合区内断裂构造和褶皱构造特点， 矿区总体构造格架 为叠瓦式逆冲推覆构造。 主要 逆冲-推覆断层为 F1、F6 和 F5 三 条 ，其 次 为 F2、F11、F15、F9 和 后 期 断 层 F7，构 成××矿 区 较 复杂的构造格架。
2 控矿构造特征
银的成矿作用是一个长期的动态过程，在这个过程中，构 造一直起着支配和调节作用。 银矿和其他矿床一样有较多控 矿因素，构造因素是较为重要的，它可以直接和间接影响其他 控矿因素，例如，元素的迁移和富集受构造运动的影响、构造 决定了元素迁移的物理化学条件。 总之，深入研究控矿构造及 其特征，就能更好地了解其他控矿因素，了解影响矿床产生和 发展的过程，能准确查明矿产的位置产状和形态。
2.1 向断裂构造控矿特征
矿区内断裂发育，NE 向断裂与银矿化关系最为密切。 在 南北向挤压体制下， 形 成 贯 穿 矿 区 的 一 系 列 NE 向 近 于 平 行 的断裂，见图 1。
其中 F2、F3 和 F9 断裂为主要控矿断裂，控制了规模最大 的Ⅰ#、Ⅱ#、Ⅲ#、Ⅵ#、Ⅶ# 矿体。 矿体成似层状、透镜状和不规 则状分布于断裂破碎带中。 这些断裂破碎带中无明显的主断 层存在，岩石被多组不规则的节理切割成大小不等的碎块，形 成碎裂状构造岩，这类岩石渗透性和连通性好，构成了该银矿
3 护壁泥浆的配置及使用
根据地层情况和钻进工艺， 所配置的钻井液应具有携带 和悬浮岩屑、润滑钻具、稳定孔壁、平衡地层压力等功能，防止 孔壁垮塌、掉块、缩径现象发生。
3.1 一般破碎地层
在钻孔钻探中，地层主要为砂岩夹泥岩等，受断层构造
146
影响，岩石破碎、裂隙发育，部分地层漏失严重，施工中常发 生坍塌、掉块、漏失现象，属典型的硬、脆、碎、漏力学不稳定 复杂地层。
引言
矿产资源的构造成矿是以构造作用及其演化为主线，利 用各种勘查技术手段来研究区域研究成矿规律和各种找矿预
测方法，对于研究勘查找矿工作具有重要的意义。
1 银矿的构造成矿实例分析
矿区构造与区域构造相吻合，主要以北北东向构造为主。 褶皱构造以龙头山背斜为主， 尚有的手把崖背斜以及发育于 推覆断层上盘的背、向斜构造。 断层构造以叠瓦状逆冲— ——推 覆 断 层 为 主 ，主 要 有 F1、F6、F5，其 次 发 育 配 套 断 层 F2、F11、 F15、F9 及后期断层 F7，构成××矿区复杂的构造格架。
1.1 断裂构造
F1 断 层 ：南 起 老 君 山 矿 段 的 豆 花 铺 ，北 至 黄 珙 山 的 利 台 上，长 1880m，向北延至大明槽附近被 F6 断层 切割；断层倾向 东，倾角较陡。 断层为逆冲-推覆性质，将中奥陶统、中泥盆统 和下二叠统地层推覆至下二叠统栖霞、茅口组地层之上。 地层 断 距 400~700m，断 层 破 碎 带 宽 0.2~30m，主 要 由 角 砾 岩 、碎 裂 岩、糜棱岩、断层泥等组成，角砾、碎斑、基质成分有灰岩、白云 岩、玄武岩、砂泥质等。 破碎带不同空间部位岩石成分有差异， 主要与断层上、下盘地层岩性有关。当上盘地层为 P1q+m、D2q 时，破碎带岩石成分主要为碳酸盐化的砂岩、粉砂岩。 断层角 砾 呈 次 棱 角 状 - 次 圆 状 ， 砾 径 大 小 一 般 为 0.20×0.1m~0.01× 0.02m。 断层带中上部为碎裂岩，下部为角砾岩，底部为糜棱岩 和断层泥。 断层破碎带及其附近岩石蚀变强烈，尤其是中上部 碎裂岩带中，以铁锰碳酸盐化最为显著，次有铅锌矿化、铜矿 化 ，该 断 层 是 矿 区 主 要 含 矿 构 造 ，Ⅰ主 矿 体 即 产 于 断 层 破 碎 带 中上部的碎裂岩带中。