陳磊 董昌波

（新疆地礦局第七地質(zhì)大隊 烏蘇 833000）

1 施工概況

我單位受委托實施新疆博樂市-精河縣庫松木切克山東段鎢銅金礦產(chǎn)調(diào)查評價項目。該工區(qū)內(nèi)地形切割較為強烈，溝谷發(fā)育，局部地段車輛無法通行，交通只能靠畜力運輸。工區(qū)屬高中山區(qū)，地勢南低北高，地形切割強烈，海拔1220-2575.9米，相對高差一般在350-600米，最高可達1000米以上。施工區(qū)域地勢險峻，修路成本高，搬遷難度極大，普通立軸式鉆機和動力頭鉆機無法進入，駐地距鉆孔位置相對高差在400米左右，施工用水水源距駐地60公里。項目設(shè)計工作量800米，設(shè)計鉆孔3個，最深孔深320米。工區(qū)內(nèi)地層主要巖性為砂巖、凝灰?guī)r,巖石平均級別?。á鳎┘?。我單位采用HC-600型便攜式鉆機在該工區(qū)施工鉆孔3眼，共計進尺804米，歷時104天。

2 鉆探工藝

2.1 生產(chǎn)物資供應(yīng)

供水方面，由于鉆孔垂直高差最高400米左右，采用了兩級泵站，蓄水池容量為50方，供水設(shè)備均采用BW250水泵。一級至二級泵站間地勢相對平緩，使用挖機修簡易路及二級蓄水池。輸送管道采用雙層鋼絲、耐壓21MPa的高壓膠管，長度2000米。采用普通塑料管作為回水管路，從鉆機回至二級蓄水池，長度1000米。

物資供應(yīng)方面，使用山區(qū)工作經(jīng)驗豐富的搬遷隊伍，主要工作是供應(yīng)機臺日常生產(chǎn)物資，鉆機及物資材料搬遷等工作。

2.2 鉆探施工技術(shù)

由于鉆孔布設(shè)在陡峭山坡上，鉆孔設(shè)計并未朝孔位山體方向鉆進，有的鉆孔朝著山坡傾向布設(shè)。因此鉆探施工存在著鉆進破碎帶過長，鉆孔嚴重漏失的情況。現(xiàn)將各鉆孔鉆探施工情況分述如下：

（1）Zk201鉆孔

修路、物資設(shè)備搬遷、鋪設(shè)供水管線，修筑平臺，鉆孔共歷時16天。Zk201孔設(shè)計300米，孔斜75°，終孔孔深319米。鉆進至53米時，鉆機開始出現(xiàn)扭矩表達到800時轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速明顯下降的情況，初步判斷為地層原因，但2個班后巖心完整而機器操作臺蜂鳴聲更加嚴重，轉(zhuǎn)速降低到肉眼可以數(shù)出。經(jīng)過技術(shù)人員和液壓系統(tǒng)專家討論后認為是鉆機水泵控制閥損壞造成的。停鉆聯(lián)系購買控制閥總成和液壓馬達，更換配件后問題解決。

該孔巖層相對完整，但硬度較大，開孔使用的鉆頭胎體硬度為9-11，進尺每班10米左右，效率較低。后更換胎體硬度為 15A鉆頭后班進尺達到 18米左右，在鉆進至184米時機器扭矩變大，鉆速降低，變徑使用BTW鉆具鉆進至終孔。

（2）Zk401孔

Zk401孔設(shè)計200米，孔斜75°，用時9天鉆進終孔深度185米。

（3）Zk501孔

Zk501孔設(shè)計300米，施工難度較大，因孔內(nèi)事故報廢，后挪孔施工成功，用時45天。該鉆孔人工修筑平臺，靠山體一側(cè)多基巖，機臺三分之二為墊方，因此地錨施工難度極大。地錨施工至 4.6米處巖心破碎，出現(xiàn)卡鉆，停水拔不動鉆桿等問題，后在破碎層強行燒地錨，用時3日將地錨固定，共報廢多個鉆頭和鉆具。

該孔設(shè)計傾角60°，上部2米墊方巖心破碎，鉆頭磨損快，孔內(nèi)坍塌嚴重，進尺困難。于是采用HW套管跟管鉆進，NTW鉆具掏取巖心的方法施工，班進尺只有3-5米。當(dāng)鉆進至10.5米時，鉆機扭矩加大，憋車，如強行鉆進可能燒壞液壓馬達，于是將HQ套管固定后換NTW鉆具鉆進。在10.5-21米孔段，全孔地層破碎，巖心為細砂和斷層泥，15-19米處，鉆進1.5米，提鉆取芯后，坍塌近1米，巖心提取不上，孔內(nèi)返出來的均為細砂，反復(fù)鉆進至21米時巖心完整，將HQ套管跟管至該處固定。該段地層施工報廢多個鉆頭及。繼續(xù)使用 NTW 鉆具鉆進施工至120.36米處時由于夾持器漏油造成了跑鉆事故，無法打撈出事故鉆具，造成鉆孔報廢，挪孔施工。

經(jīng)過與地質(zhì)負責(zé)溝通，將鉆孔設(shè)計傾角改為75°施工。鉆孔施工至194米，因鉆孔漏失，鉆孔傾角大，出現(xiàn)鉆進扭矩過大，轉(zhuǎn)速低，鉆進效率下降，鉆機超負荷運轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，如繼續(xù)施工，極易造成鉆機故障和孔內(nèi)事故，采用BTW鉆具換徑施工至終孔。

3 鉆孔事故及處理

3.1 跑鉆事故

在該工區(qū)發(fā)生多起跑鉆事故，因施工地層完全漏失，跑鉆造成的后果非常嚴重。使用便攜式鉆機發(fā)生跑鉆事故主要有以下幾個原因：一是鉆機的操縱手把相距很近，液壓手把靈敏，班長對鉆機操作不熟練而造成的誤操作；二是鉆桿單根較短，孔深以后鉆桿數(shù)量眾多，提大鉆時班長頻繁操作，同一動作機械反復(fù)，并且速度很快，疲乏走神而造成誤操作；三是由于鉆機機械故障造成的跑鉆事故。

其中后果最嚴重的跑鉆事故發(fā)生在Zk501鉆孔，主要原因為夾持器漏油。事故發(fā)生及處理經(jīng)過：當(dāng)班進尺 120.36米，由于不進尺，班長提大鉆至 35米，發(fā)現(xiàn)夾持器嚴重漏油，停機處理該機械故障時并未將鉆桿安全連接，造成跑鉆。下入絲錐錐上鉆桿后提拉不動，強力起拔造成了鉆機底座位移等現(xiàn)象，最后使用大錘砸，來回活動提出跑鉆鉆桿。提出后并未發(fā)現(xiàn)鉆具，跑鉆已是二次事故。在提出的鉆桿接手處有兩道長約4厘米的槽子，原因分析是跑鉆造成鉆桿竄入鉆具內(nèi)鐓在內(nèi)管總成燕尾處造成的。后下入鉆桿對上事故頭，下入打撈器打撈內(nèi)管，內(nèi)管無法提出。由于地層復(fù)雜，鉆孔傾角大，而且無配套的反絲處理工具，難以處理，鉆孔報廢重新挪孔施工。

3.2 鉆頭斷裂脫落事故

由于地層破碎，鉆孔傾角過大，掉塊嚴重，極易造成鉆頭齒掰掉損壞和掉塊磨削鉆頭、鉆具，鉆頭和鉆具斷裂脫落的事故。比較典型的事故發(fā)生在Zk501鉆孔，僅僅在0-21米復(fù)雜破碎地層孔段鉆進過程中，發(fā)生了11次鉆頭磨斷掉入孔底事故，在撈取鉆頭牙齒和磨鉆頭時使用 4-6度高硬度的鉆頭將事故殘骸消滅。

4 便攜式鉆機使用經(jīng)驗

4.1 鉆機平臺修建

在山上修建鉆機平臺不僅場地有限，安全風(fēng)險高，而且人工修建勞動強度大，因此一定要在保障安全的情況下完成平臺的修建。主要做到以下工作：清理山上容易滾落的石塊；鉆臺平面要盡最大可能增加基巖地基面積，墊方采用尼龍袋子裝小顆粒碎石料錯落層疊堆垛結(jié)實牢固；鉆機平臺修建注意對最下面兩根枕木的距離要求在 60-80厘米之間，確保為打地錨留出足夠空間；鉆機平臺挨近枕木處需要細土填埋，以確保鉆機在加壓等極端情況下減小枕木的位移；鉆場平臺附近需修建鉆桿、燃料存放平臺。

4.2 鉆機操作使用經(jīng)驗

（1）便攜式鉆機對班長的責(zé)任心和操作水平要求高，在操作時必須時刻觀察鉆機各儀表的狀態(tài)，鉆機運轉(zhuǎn)情況，孔內(nèi)情況。鉆進時禁止班長以外人員在操作手柄處活動，防止誤碰發(fā)生事故。

（2）由于礦區(qū)地層裂隙較大漏失嚴重，堵漏成本高，施工采用頂漏鉆進，需加大聚丙烯酰胺用量，鉆桿涂抹鉆桿油潤滑。

（3）鉆壓表（背壓表）顯示的是動力頭油缸壓力并不是鉆壓，表數(shù)值越大，油缸對機頭的下壓力越小。在硬巖地層鉆進時，如遇進尺緩慢，可采取如下兩種方法：

一是高鉆壓低轉(zhuǎn)速方法鉆進，主要是讓鉆壓表的數(shù)值降低，方式是逐漸加快油缸液壓油回流，也就是慢慢松開微調(diào)閥，使機頭鉆進速度逐漸加快。這種方式是一種大刀闊斧式的開刃方式，能簡單粗暴地迅速使鉆頭開刃，但也存在用力過猛打斷鉆頭牙的風(fēng)險。

二是采用高轉(zhuǎn)速低鉆壓和少供水的方法鉆進，邊輕微燒鉆邊勻速鉆進，這種方法能最大限度利用鉆頭，并且沒有斷齒的風(fēng)險。

5 HC-600便攜式鉆機的優(yōu)缺點

5.1 鉆機優(yōu)點

（1）模塊化設(shè)計，單個重量不超過130公斤，結(jié)構(gòu)簡單便于運輸，安裝；

（2）全液壓設(shè)計，故障率低，按要求注意保養(yǎng)基本不會出現(xiàn)大的問題，維修上相對簡單，容易維修；

（3）采用薄壁鉆桿鉆具，巖心采取率高，鉆進效率遠遠高于常規(guī)鉆探手段；

（4）不需上塔操作，減少安全風(fēng)險，增加操作的安全系數(shù)；

（5）在山區(qū)地形切割大的環(huán)境施工或在林區(qū)施工，不需要修建臨時運輸?shù)缆罚鉀Q平整機臺時土石方的大量開挖或砍伐較多林木，減少對植被和環(huán)境的破壞，降低對鉆探臨時租用土地的賠償金額。

5.2 鉆機缺點

（1）鉆機用水量大，泥漿不能循環(huán)利用，在復(fù)雜地層使用時泥漿成本較高，另外在水源較遠及缺水工區(qū)適用性較差。

（2）在鉆機操作中，由于鉆桿較短，液壓手把靈敏，在頻繁操作下容易產(chǎn)生誤操作，并引發(fā)事故。

（3）相對常規(guī)鉆機，鉆機配件價格高，因此施工成本較高。

（4）常規(guī)巖心直徑施工鉆深能力有限，對巖心直徑和深度有要求的勘察工區(qū)并不適合。

6 結(jié)語

在生產(chǎn)施工中，HC-600型便攜式鉆機雖然搬遷運輸方便，破壞環(huán)境小，鉆探效率高，但是對施工環(huán)境的要求也非常高。一是對水源地的要求，要求水源供應(yīng)充足方便；二是對施工地層的要求，要求施工地層相對良好。在生產(chǎn)成本方面，進口鉆機配件、耗材和鉆具鉆頭價格貴，建議可以使用國產(chǎn)替代，降低生產(chǎn)成本。