广西南丹大厂矿区1800米深孔钻探设备及技术措施

广西南丹大厂矿区1800米深孔钻探设备及技术措施

广西大规模地质矿产勘查项目大厂矿田更庄-龙神坳锌铜矿普查，设计钻孔孔深1800 m，详细介绍钻探设备材料选择，主要钻探技术措施，钻进体会。

标签：钻探深孔钻探设备技术措施绳索取心钻进

0前言

广西南丹大厂锡矿田是世界上最大的锡多金属矿之一，其锡、铅、锑等储量在全国占有重要的地位。

但随着近半个世纪以来矿山的不断开采，矿区保有储量日益减少，严重影响到矿山的持续发展。

为了增加矿山储量，延长矿山服务年限，近年来广西二一五地质队有限公司在老矿区外围开展了大量“探边摸底”的找矿工作，在老矿区的深部和边部相继发现了黑水沟-大树脚、羊角尖等多个大中型矽卡岩型锌铜矿床，潜在价值大于500亿元。矿体埋藏深，矿床边界尚未控制，展示了深部良好的找矿前景。

根据大厂锡矿田找矿工作需要，2010年3月我公司立项了广西自治区大规模地质矿产勘查项目——“广西南丹县大厂矿田更庄～龙神坳锌铜矿普查”，设计了ZK101-1号钻孔、设计孔深1800米，设计方位225°、倾角90°。该钻孔于2011年3月17日开孔，2011年10月7日终孔，历经199天，终孔孔深1800.51米，台月数6.6个，台月效为272米。

1矿区主要地层情况

大厂矿田出露的地层为泥盆系～三叠系一套碎屑岩—碳酸盐岩—硅质岩组合，泥盆系为主要赋矿层位。

该区岩浆岩主要岩石类型为黑云母花岗岩和斑状黑云母花岗岩组成。矿田位于NW向丹-池褶皱断裂带的中段，区内构造发育、以NW、NNW方向为主的不对称线形褶皱和逆冲断层，组成了区内的构造格架，是大厂矿田内主要的控岩、控矿构造，被多组NE、NNE断层切割，形成复杂的构造带，矿区构造发育。

2钻探设备及主要材料的选择

2.1钻机的选择

根据以往我们施工情况经验分析，施工深孔主要是考虑钻机钻进能力、扭矩力、升降起重力。

经过市场考查对比，我们选用了连云港黄海探矿机械厂生产的HXY-6B型钻机，该钻机的主要技术参数为：钻进能力800～2200米（钻杆114～50mm）;75KW 电动机（100KW柴油机）;钻孔角度75～90°;转速81～1037r/min（8挡）;立轴最大矩7800N.M、立轴行程600 mm 、立轴最大起重重力200KN、立轴最大加压压力150KN、立轴内径118 mm ;卷扬机单绳最大提升力85KN、钢丝绳直径21.5mm、最大卷绳量为120 m;外形尺寸（长×宽×高）3200 mm×1300 mm×2200 mm;钻机质量（不含动力机）3800kg。

经过深孔占进使用情况看，该钻机能够满足钻进1800米钻孔的要求（终孔直径为75 mm）。

深孔钻进中一直用电机55KW，动力能满足施工需要。到终孔时，在使用中除立轴头卡盘部位的大轴承损坏一次，钻机其他部位一切正常。

2.2钻塔选择及安装

根据以往钻探施工经验及施工区域搬迁条件、后续继续使用情况分析，施工深孔首先是考虑钻塔负荷能力是否能满足钻孔如果继续加深后的负荷能力，这是最主要、最关键问题;其次钻塔高度，考虑升降钻杆立根时升降时间、钻杆立根是否能满足摆放;再三考虑钻塔搬迁条件、后续继续使用、节约成本。

我们选用了连云港黄海机械厂生产的SGZ23-50型四角铁钻塔，该塔主要配XY-5型1500米岩心钻机使用，也可配用于孔深1800米以内且负荷符合钻塔规定的其他型号钻机。该塔总重量轻，单件重量小，适合经常折迁和高空安装的要求。其主要技术参数为：天车正常负荷230KN，最大负荷300KN ，钻塔高度23m，塔底尺寸5.5×5.5M2塔顶尺寸1.2×1.2M2，移摆立根长18-19米。ZK101-1孔终孔深度1800米，访钻塔稳定好，完全满足施工要求。

钻塔安装处理方法，由于考虑到到钻孔深度大，钻杆重量大，钻塔负荷重，地盘要求保证平整完工。

在地盘平盘时用水泥加石碴拌成混凝土硬化成厚20cm的硬底，保证施工时地盘完全达到要求。钻塔安装时按操作规程进行进行安装。

2.3水泵的选择

经过钻探设备市场调查和对比，选用衡阳探矿机械厂生产的BW-320型泥浆泵，该泵性能可靠、质量好、易损件寿命长，但重量较大、动力要求大，从使用情况来非常好、没有出现损坏情况。

2.4拧管机选择

选用北京中地装备机械仪器有限公司生产的SQ114/8型绳索取心钻杆动力钳，该动力钳适用绳索取心钻杆快速上卸扣的一种开口动力钳，特点：动力钳由

主钳和背钳组成，结构紧凑，重量轻、效率高、高档速度快、低档扭矩大、动作灵活可靠，安装、调整、使用、维修方便，也易分离使用、搬迁。

使用动力钳大大减轻劳动强度、提高升降钻杆速度，效果非常显著。

2.5钻杆选择

市场上绳索取心钻杆材料主要有三种：

（1）普通绳索取心钻杆;

（2）钻杆体加厚公母接手带切口的绳索取心钻杆;

（3）两端经镦粗加厚的绳索取心钻杆。

在实际钻探施工中，钻杆易断折部位绝大部分是丝扣位置，在钻杆中间发生折断现象情况极少。钻杆两端经镦粗加厚，在钻杆丝扣处强度增加，能保证钻杆增加质量。

经过钻探材料市场调查、研究和对比、以前工作经验和比较，我们选用唐山市金石超硬材料有限公司生产的两端经镦粗加厚的绳索取心钻杆（ZXJS75）为主要钻杆和普通绳索取心钻杆（SW95），SW95钻杆可作套管使用，这两种绳索钻杆级差匹配;SW95钻杆能和φ108mm套管匹配使用。经过钻进1800 米施工钻孔，绳索取心钻杆在正常钻进过程中没有发生钻杆折断现象;只是在处理井故时发生六根钻杆在接手处折断六次现象，根据分析原因是钻杆接手磨得过薄受力而造成的后果。在处理井故完毕后，经检查发现有些接手变薄更换了些钻杆接手，再没有发生钻杆折断情况，钻孔很顺利完成施工。

2.6主动钻杆选

主动钻杆选择主要考虑钻孔深度和重量、扭矩力的传动等;主动钻杆有圆型和六方型两种，圆型主动杆受力太大情况易打滑、对提升力有影响。

深孔施工受力重，六方型更适合深孔施工，所以选用唐山市金石超硬材料有限公司生产的59 mm六方机上钻杆，机上钻杆配套高速轻便的水接头、五层高压水管。在施工完钻孔，机上钻杆一直很正常、只是换了几次水接头小轴承。

经过施工证明59 mm六方机上钻杆质量是符合要求。

3钻探技术措施

3.1钻孔结构

由于本工作区为老矿区，地层岩石受后期坑道开采原因改变了原有的岩石结