矿山地质探矿工程中钻探技术的实践研究

发表时间:2021/6/24   来源:《建筑实践》2021年第5期(中)   作者:李森亮
[导读] 在矿山开采之前需要开展地质勘查工作,该项工作包含内容众多
        李森亮
        身份证;41042319890629****
        摘要:在矿山开采之前需要开展地质勘查工作,该项工作包含内容众多,主要工作内容如下:一是矿山勘查。在勘查工作正式开展前,工作人员应落实前期准备工作。其次,技术人员还应明确勘查范围,根据矿山中不同区域情况采取相应的勘查手段。在勘查技术应用时,需坚持准确高效的原则,一边勘查一边记录,使信息采集结果精度得到切实保障;二是尾矿资源分析。在可持续开采理念下,技术应用水平和开发理念对资产开发持久性具有直接影响,尾矿作为地质勘查的重要内容之一,需要技术人员加强重视,减少资源浪费,确保矿山的可持续开采;三是接替资源勘查。根据矿物质形成原理可知,当前许多矿物质具有不可再生特点,部分矿产资源的再生周期极长。在地质勘查过程中,应充分认可矿山开采年限价值,最大限度提高开采年限。在对带有特殊资源矿山进行开采时,勘查者应注重替代资源的勘查,如锌矿等,以此达到提高开采年限的目标。
        关键词:矿山;地质探矿;钻探技术;实践研究
引言
        物探技术种类较多,常用的物探技术方法包括磁法、电阻率法、电磁法、探地雷达(GPR)等,针对不同的调查目标,根据其物理性质变化特征,可选用不同的物探技术。物探技术是目前唯一能够进行原位且不损伤地下污染空间的先进探测技术,与传统钻探技术结合,可以提高场地调查全面性、准确性、高效性,也是多学科融合以适应社会发展需要的一个新领域。工程实例表明,采用物探钻探组合技术对污染场地进行调查效果明显,比单用钻孔取样相比,明显具有投资少、见效快的特点。污染场地调查涉及多个学科的合作和交叉,建议进一步加强物性参数数据库建立,研制专用的探测仪器,提高仪器抗干扰能力、信号采集能力和分辨率能力。
1矿山地质探矿工程中钻探技术的基本原则
        优先选用便携式钻机,可以在较小的作业区域进开展作业,对地表破坏程度小;便携式钻机无法满足钻探施工需求时,选用占地面积小的自走式履带钻机,因地制宜,按设备及附属设施类型合理布置场地;机台搭建应优先采用垫坡搭建或架空隔板搭建方式,尽量减少机台平场对地表植被的挖损和占压;平场作业确需开挖植被的,应对开挖植被采取揭层养护措施,待机场回填平整后进行复植应在机场作业区和钻机底部铺设架空隔板垫层和油污防渗隔离层,以防钻机设备、物料存储、人员作业对施工场地的污染。
2矿山地质探矿工程中钻探技术的应用
        2.1靶向定位钻探技术
        钻孔设备的钻头不但更有冲击力同时也具备回转钻探的功能,可轻松将脆性大、硬度强的岩石钻透,钻孔速率得到较大提升,降低了矿山开采成本。另外,矿山地质钻探工作时还可应用液动锤WL钻探方法,此法被归类为组合式钻探,WL与液动锤相结合进行地质钻探,更能发挥出找矿的优势。其中WL最大的优势为可不进行提钻取芯,节省了一部分钻探时间。液动锤的协助使用能够避免岩心堵塞概率,降低了WL提钻频率,同时也降低了提大钻、打捞岩芯的频率。最主要的优势为使用液动锤钻头的有效寿命得到了延长,尤其是在深部地层钻探时,可省去其它辅助设备,钻探的总成本得到降低。而在进行定向钻探时,岩芯定向技术是比较常见的。实施钻进前,需先了解设备的钻进路线,根据规定进行操作,确保钻头根据设定的路线钻进,所有钻孔要在预设位置。
        2.2随钻地震探测
        钻柱振动录井技术是通过在钻柱上安置振动传巷道后方进行钻探物探一体化综合超前探测。根据钻探施工的不同阶段,选用针对性的探测方法。1)钻探前。采用地震、电法、瞬变等方法进行巷道综合超前探测,结合钻探揭露资料获取迎头前方构造发育及富水性情况。2)钻探过程中。

在钻杆上安装随钻地震记录编录仪,形成孔内、孔外观测系统,随钻确定钻孔空间轨迹,随机测试钻进过程中的钻孔围岩不同地震属性,同时对钻探过程全程管控。3)钻探成孔后。采用钻孔电视对钻孔进行摄录,确定成孔质量,获取孔壁岩性变化、裂隙发育及出水情况,形成数字化钻孔岩心;采用孔中电法、孔中瞬变电磁等技术进行综合探测研究,精细探查钻孔岩性变化、周边及前方的围岩构造发育及富水性异常。
        2.3覆盖层防塌钻井液技术
        覆盖层包括第四系、明化镇组、沙河街组、孔店组,覆盖层厚2623m,对钻井液技术要求较高。一开第四系、明化镇组地层,井眼直径大,泥浆排量小(单泵)、上返速度低,加之上部井段泥岩分散造浆严重,在优选聚合物泥浆体系的同时要确保体系中足够的大分子含量,使泥浆有足够的包被抑制能力。尽可能降低有害固相含量,防止钻头泥包。适当控制钻速,打完单根上下大幅度活动钻具划眼,便于携砂,保持井眼清洁。钻完一开进尺,尽量采用大排量循环洗井。按照地质设计要求,需要对雾迷山组及高于庄组分别进行抽水试验,同时为保证孔壁的稳定性,采用先套管成井、后射孔进行抽水试验的方法,射开三开套管,为雾迷山组热储层开出流体通道。
        2.4随钻扩孔下套管技术
        随钻扩孔下套管主要作业流程:先在钻台上组装好设计长度的套管,之后通过套管下入一套扩孔钻具组合,该钻具组合自下至上依次为:领眼(导向)钻头、套管下扩孔器、螺杆马达、钻铤及钻杆等,钻具组合上部与套管送入工具、钻杆连接。作业时利用螺杆马达驱动领眼钻头钻进,与此同时套管下扩孔器完成扩孔,当钻进(扩孔)至设计深度后,通过投放专用工具使套管送入工具解锁,钻柱与套管解脱,将套管留在预定位置后起钻。该技术具有以下优点:①将扩孔钻进和下套管作业“合二为一”,简化了作业程序,缩短了施工周期,提高了施工效率;②避免了常规下套管方法从钻成井眼到下套管过程中井眼长期裸露引起的孔内事故;③由于套管随扩孔钻具同步下入,确保了套管能顺利下到设计深度,为后续作业提供了安全保障;④可针对不同地层优选领眼(导向)钻头和套管下扩孔器,理论上该方法套管下入深度不受地层限制。
3钻探技能人才队伍建设
        近年来,老一代钻探工人逐步退休、地勘市场不景气造成青年钻探工人的培养滞后与流失、钻探行业性质艰苦对现在年轻人吸引力不足、钻探工人诸多社会保障不到位等因素影响,导致钻探技能人才出现断档,严重影响着钻探行业的发展。2020年贵州省重点矿产资源大精查项目出现有钻机没人打,有人打没人精通,机班长配不齐,班员以民工为主,施工水平总体偏低。为解决这个问题,钻探单位应积极与职业技校合作,根据需求定向培养钻探技术工人,毕业后保障工作,用人过程中想方设法做好传帮带,同时努力为他们争取各项待遇,通过多种措施,重新接上链条,建设新一代的钻探队伍,实现产业传承。
结束语
        针对矿山地质探矿工程中钻探技术进行实践研究,对地层钻井率提升有很大帮助,使得在同样的地层深度下,钻井速度变快。随着矿山地质探矿工程向深部进行钻探,要面对更加恶劣的地层环境,会严重影响钻探施工进度,因此选用科学合理的钻探方法、控制泥浆工艺、钻探施工相关参数、钻头类型等,可以实现良好的钻探效果。
参考文献
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