钻探基础知识学习[1].pdf

1 钻探工程质量技术管理探讨 钻探工程质量技术管理探讨 张荫山 探矿工程是地质矿产勘查工作不可缺少的重要手段，钻探工程又是探矿工程的重要部分。在寻求找矿重大突破，攻深找盲的今天，探矿工程施工的优质、高效直接关系到地质矿产勘查成果的速度和成效，其重要性就更显突出。这里，仅就固体矿产岩心钻探工程的质量技术管理做一些探讨。第一节 固体矿产岩心钻探工程常识简介 第一节 固体矿产岩心钻探工程常识简介 1 钻探的概念：一般来说，根据一定的地质目的和要求，利用成套的钻探机械设备、仪表和工具，严格遵守操作规程，按设计的角度和方向及口径向地壳钻孔，通过破碎地壳的土层或岩石、形成直径较小而深度较大的简状圆孔，从中取出孔底岩心、岩屑或向孔内下入测试仪器，以了解地层、矿产或地质构造，这种工作的全部施工过程称为钻探。2 钻探设备的组成与主要功用 钻探设备作为地质勘查的专用机械通常由钻塔、钻机、泥浆泵、钻杆钻具、钻探辅助机具（如拧管机、泥浆搅拌机、泥浆净化器、发电机等）、动力机及相关的安全设施等组成。其主要设备的功用是：2 1 钻 机 带动钻具破碎岩石，实现向深部钻进并通过升降机完成起下钻 2 具，提取岩心等工作。2 2 泥浆泵 向孔内泵送冲洗液，清洗孔底排除岩屑保护钻孔，冷却润滑钻头钻具，还可作为液动钻具的动力源装置。2 3 钻 塔 固定孔位，安装钻机，辅助钻机实现起、下钻工序号等。2 4 动力机 为钻机、泥浆泵及钻探辅助机具提供动力源。3 钻机的分类：石油天然气勘探与开发钻机 地质勘查岩心钻机 水文水井钻机 按 用 途 工程勘察与施工钻机 浅孔钻机 中深孔钻机 按钻进深度 深孔钻机 钻杆冲击 冲击式 钢绳冲击 钢丝绳给进式 转 盘 式 油压给进式 手把（轮）给进式 螺旋差动给进式 立轴式 油压给进式 长油缸给进式 油缺链条给进式 廻转式 动力头式 马达链条给进式 廻转冲击式 钻机分类 按破岩方式 复合式 廻转、冲击、振动、静压多功能式 4 主要国产地质勘查固体矿产岩心钻机介绍：4 1 国产钻机型号类别标志：3 钻机类型 类别代号 第一特征代号 第二特证代号 岩心钻机 X（岩心）Y（液压操纵机械传动）C（车装）砂矿钻机 S Z（砂钻）D（全液压动力头）水文钻机 S（水文）P（转盘）坑道钻机 K（坑道）浅孔钻机 Q（浅钻）地热钻机 R（地热）工程钻机 G（工程）4 2 目前国产立轴式岩心钻机系列标准规定，主要技术参数数字表示：1 2 3 4 5 6 额定孔深 1 0 0 m 额定孔深 3 0 0 m 额定孔深 6 0 0 m 额定孔深 1 0 0 0 m 额定孔深 1 5 0 0 m 额定孔深 2 0 0 0 m 4 3 目前国产立轴式液压岩心钻机的主要技术规格 技术 规格 型号 额定孔深（m）钻杆直径（m m）终孔直径（m m）钻孔倾角（度）钻机重量(不含动力)（K g）外廊尺寸长宽高（m m）X Y-1 1 0 0 4 2 7 5 7 5-9 0 5 0 5 1 7 7 0 X 7 0 0 X 1 3 7 0 X Y-2 5 3 0 3 8 5 2 0 0 1 0 0 4 2 5 0 6 0 7 3 2 0 0 3 0 0 0-3 6 0 9 5 0 2 1 5 0 X 9 0 0 X 1 6 9 0 X Y-3 6 0 0 5 0 5 6 7 0-9 0 1 5 0 0 2 6 7 0 X 1 1 0 0 X 1 7 5 0 X Y-4 1 0 0 0 7 0 0 4 2 5 0 /0-3 6 0 1 5 0 0 2 6 4 0 X 1 1 0 0 X 1 7 5 0 X Y-5 1 5 0 0 1 0 0 0 5 0.6 0 8 9 /8 0-9 0 3 5 0 0 3 1 9 0 X 1 4 9 5 X 2 1 4 0 X Y-6 2 0 0 0 1 5 0 0 5 0.6 0 8 9 /8 0-9 0 3 8 0 0 3 4 5 0 X 1 5 0 0 X 2 2 5 0 4 4 目前国产其它类型钻机简介 4 4 4 1 轻便、高效、环保 T G Q 系列取样钻机 这是北京探矿工程研究所研制的取样钻机系列，主要有：型号 参数 T G Q-1 T G Q-5 T G Q-1 0 钻进深度 1 m 5 m 1 0 m 含刚石钻孔直径 4 0 m m 4 0 m m 4 0 m m 螺旋钻孔直径/4 2 m m 4 2 m m 钻架形式 手持架 单立柱斜支撑 单立柱斜支撑 钻架高度 1.5 m 1.6 5 m 整机重量 7.5 K g 2 3 K g 6 5 K g 4 4 2 全液压动力头岩心钻机 这是目前世界先进水平的岩心钻机，国内 2 1世纪后相继研制并投产，尽管与世界宝长年公司、阿特拉斯公司等的同类产品相比，还有一定的差距，但其性能及使用范围等与立轴式液压岩心钻机相比，有长足的进步和变化。动力头钻机相对于立轴式钻机有以下主要特点：4 4 2.1 整机重量轻，适合整体式拆卸搬迁，也可部件拆卸搬迁。4 4 2.2 扭矩大，转速高，回次给进长度大，有利于提高钻进效率和岩矿心采取率。4 4 2 3 采用桅杆式钻塔，便于施工斜孔。4 4 2 4 采用全液压传动，有利于安全生产。4 4 2 5 设备一次性投入及维护使用成本较高。使用维护要求技术素质高。4 4 2 6 应对复杂地层及处理事故的能力较差。5 目前国内已见投产的全液压动力头钻机有：参数 型号 钻进 深度（m）钻杆 直径（m m）给进 行程（m m）转 速(r/m i n)钻塔高度（m m）钻孔倾角（度）重量（K g）钻机运输尺寸（m m）Q K-1 0 1 0 3 8-5 6 1 2 0 0 5 0 0-1 0 0 0 1 7 1 8 9 0 1 6 0 6 5 0 4 5 0 1 7 1 8 Q K-1 0 0 5 0-1 1 0 5 6-1 1 0 2 4 0 0 0-9 0 0 1 7 4 6 9 0 4 9 0 6 5 0 6 3 7 1 7 4 6 泰山 X D-5 1 5 0 0 1 0 0 0 8 0 0 4 0 0 5 5.5 7 1 8 9 1 1 4 1 8 0 0 3 0-2 6 50 8 5 0 0 4 5-9 0 5 9 0 0 4 5 4 0 2 1 6 0 1 8 6 0 衡探 X D-5 1 6 5 0 1 2 3 5 8 5 0 5 5 0 5 5.5 7 1 8 9 1 1 4 3 5 0 0 1 1 9-1 2 3 4 9 0 0 0 4 5-9 0 5 5 0 0 /Y D X-I Q 3 0 0 2 0 0 5 5.5 7 1 1 8 0 0 1 7 5-1 0 0 0 6 0 0 0 4 5-9 0 1 5 0 0 2 8 0 0 1 0 0 0 1 8 0 0 Y D X-3 A 1 3 0 0 1 0 0 0 7 0 0 4 0 0 5 5.5 7 1 8 9 1 1 4 3 5 0 0 0-1 2 0 0 9 0 0 0 4 5-9 0 4 5 0 0 /另据了解，张家口探矿厂、黄海机械厂等厂家近期也相继制造了全液压动力头岩心钻机、产品基本与 X D-5、Y D X-3 A 类同。4 4 3 其它岩心钻机 4 4 3 1 水平钻机 主要用于在坑道、井巷施工。多用于矿山指导采矿。4 4 3 .2 改装型钻机 主要是围绕方便施工，在原基本型钻机的基础上加以改装。如塔基一体型岩心钻机、自行式岩心钻机、水文水井钻机、部分岩土工程施工钻机等。5 钻 塔 6 钻塔是岩心钻探工程施工必不可少的重要配套设施，主要由地梁及塔身、天车等组成。木质（一般轻型、浅孔）钢质 直塔 按 材 质 按 用 途 斜塔 桅杆塔 A 字塔 三角塔 钻塔分类 按 型 式 四角塔 固体矿产岩心钻探施工常用的是三角塔、四角塔及桅杆塔。通常岩心钻探施工钻塔配套 类型参数 孔深 钻机型号 钻塔类型 钻塔高度（m）钻塔材质 荷载要求 1 0 0 m X Y-1 三角、桅杆 6.5-8 木质、钢质 1 0 0-3 0 0 m X Y-2 三角、四角 9-1 4.5 木质、钢质 3 0 0-1 0 0 0 X Y-3 X Y-4 四角 1 2.5-1 8 钢质 1 0 0 0-1 5 0 0 X Y-5 四角 1 8-2 3 钢质 1 5 0 0-2 0 0 0 X Y-6 四角 2 3 钢质 1 配套钻塔荷载应超过配套钻机的最大提升能力并留有安全余量。2 钻塔的地梁应达要到钻塔荷重要求。3 钻塔应按规范规程安设。6 岩心钻探施工工艺 6 1 一般钻孔结构和钻进方法的选择原则 设计与施工钻孔时，要充分考虑地质条件和矿种，勘查规范、钻孔深度、钻进方法、终孔直径、护孔措施及设备、装备条件等，合理选择开孔直径、换径深度与次数、配套套管等。6 2 钻进方法的选择 一般应根据与钻进工艺相关的设计要求、岩石可钻性、研磨性、7 岩石（层）的完整程度等选择相适应的钻进方法及工艺。常用的钻进方法主要有合金钻进、钢粒钻进、金刚石钻进等，现介绍如下：6 2 1 合金钻进 6 2 1 1 钻进原理 主要是依靠硬质合金切削岩石。6 2 1 2 适用范围 一般适用于土层 1 5 级和部分 6 7 级岩石；采用合金冲击廻转钻进工艺时，也可用于部分 6 8 级岩石。目前常用于钻孔的开孔段，水井钻孔的大口径孔段、钻孔处理孔内事故及特殊钻进，如无泵钻进、扫削管材、打小眼等。6 2 1 3 常用口径 一般常用口径主要有1 7 5 m m、1 5 0 m m、1 3 0 m m、1 1 0 m m、9 1 m m、7 5 m m、5 6 m m。当施工口径要求大于1 7 5 m m时，也可专门加工，如1 9 4 m m、2 1 9 m m、2 4 5 m m 等。6 2 2 钢粒钻进 6 2 2 1 钻进原理 主要是通过钢粒钻头带动钢粒在岩石与钻头之间滚动、研磨岩石。6 2 2 2 适用范围 一般适用于 7 1 2 级岩石及部分 6 级岩石。8 目前在岩心钻探施工中，除部分水文孔的部分孔段采用外，一般都不选用。6 2 2 3 常用口径 一般常用口径有1 5 0 m m、1 3 0 m m、1 1 0 m m、9 1 m m、7 5 m m。特殊情况，也可根据要求专门加工，如1 7 5 m m、1 9 4 m m等。6 2 3 金刚石钻进 6 2 3 1 钻进原理 主要是通过锒嵌在钻头胎体工作层中的金刚石颗粒磨削岩石。6 2 3 2 适用范围 一般适用于部分 4 6 级岩石和 7 1 2 级岩石。金刚石钻进工艺是到目前为止是世界乃至我国最先进的岩心钻探施工工艺。6 2 3 3 常用口径 一般常用口径为9 5 m m、7 5 m m、5 6 m m。目前国内有成套配备的，也仅有上述三个系列。6 2 3 4 常用的金刚石钻进工艺。6 2 3 4 1 普通单管金刚石钻进工艺。6 2 3 4 2 普通单动双管金刚石钻进工艺。9 6 2 3 4 3 金刚石绳索取心钻进工艺。还有许多方法工艺，如孔底液动冲击廻转、微型孔底反循环、涡轮涡杆孔底钻进等，就不一一介绍了。1 0 第二节 固体矿产岩心钻探工程质量技术管理 第二节 固体矿产岩心钻探工程质量技术管理 钻探工程质量、直接涉及我们地质成果的质量。钻探工程质量指标日常工作中常称其为钻探“六大指标”。固体矿产岩心钻探“六大指标”自原地矿部 8 2 规程之后，一直没有新的版本颁布，2 0 0 7 年年局结合原地矿部 8 2 规程，国土资源部 2 0 0 2 固体矿产勘查规范（国标）及国家地调局关于加强岩心钻探的若干规定等，下发了局岩心钻探质量指标（暂行），现结合局的岩心钻探质量规定及相关的工作，共同进行探讨。1、岩矿心采取率与岩矿心整理 1、岩矿心采取率与岩矿心整理 1.1 指标规定：1.1.1 要求取心的岩层，全孔平均采取率一般不得低于 6 5%。矿化带、重要标志层以及矿层与顶板交界处以上和矿层与底板交界处以下各3 m 5 m 范围内的岩层，平均采取率一般不低于 7 5%。不要求取心的岩层，不计算采取率。1.1.2 可采的薄矿层（厚度小于 4 m 5 m），每层平均采取率一般不低于 7 5%。厚度较大的矿层，从矿层与顶底板交界处开始，依次每 5 m 1 0 m 矿层的平均采取率一般不得低于 7 5%。1.1.2.1 铁、锰、铬、铝土、冶镁菱铁、稀土矿心采取率（包括顶、底板上和下 5 m 范围内的岩石）不得低于 8 0%，当矿心采取率连续 5 m 低于8 0%时，要查明原因并采取补救措施。1 1 1.1.2.2 钨、锡、汞、锑、岩金、稀有金属、高岭土、膨胀土、耐火粘土，岩心平均采取率不得低于 7 0%，矿体及其顶底板 3 m 5 m的围岩、近矿围岩蚀变带、控矿标志层的采取率不得低于 8 0%，若连续两个回次（或厚大矿体中连续 5 m 以上）采取率低于 8 0%时，必须采取补救措施。1.1.2.3 铜、铅、锌、银、镁、钼矿，矿体及其顶底板 3 m 5 m 内的矿心，岩心平均采取率不低于 8 0%，厚大矿体内矿心采取率低于 8 0%的连续长度不能超过 5 m，否则应采取补救措施。1.1.2.4 玻璃硅质原料岩类、饰面石材、石膏、硅灰石、滑石、石墨矿，采取率不低于 7 0%，矿心（包括矿石、矿化夹石、近矿 3 m围岩及重要标志层），采取率不低于 8 0%。1.1.2.5 玻璃硅质原料砂类矿及砂矿（金属矿产），分层采取率一般不低于 8 0%，不超过 1 3 0%，钻进中要避免涌砂。1.1.2.6 湿石棉矿顶底板围岩的岩心采取率不低于 7 0%，矿心采取率不低于 9 0%，钻进中应防止选择性磨损和扰扯石棉纤维，力求矿心完整、清洁。1.1.2.7 冶金、化工石灰岩及白云岩、水泥原料矿钻孔的矿心采取率按连续 8 m 计算，平均不低于 8 0%，矿体内的夹石、距矿体顶底板 3 m 5 m的围岩采取率要求同矿体。其它岩心采取率一般不低于 7 0 1.1.3 某些情况下，岩层、矿层的平均采取率需要高于或低于上述规定以及某些孔段的岩层需要分层计算采取率时，按需要和可能的原则，可在设计中提出具体指标。1 2 1.1.4 岩（矿）心采取率按下列公式计算。岩（矿）心采取率=的累计数各回次岩矿心进尺长度计数各回次岩矿心长度的累 1 0 0%式中的进尺和岩（矿）心长度，系指在固体岩（矿）层中的实际进尺和取出的岩（矿）心长度，除设计要求外，不包括废矿坑、空洞、表面覆盖物、浮土层、流砂层的进尺及取出物。1.1.5 由机台负责岩心清洗干净，自上而下按次序装箱，在岩心上用漆或油浸色笔写明回次数、总块数和块号（松软、破碎、粉状及易溶的岩矿心应装入布袋或塑料袋中），用铅笔填写岩心牌，放好岩心隔板，并妥善保管。1.2 影响岩矿心采取率与品质的主要因素 1.2.1 地质因素 1.2.1.1 主要有关岩石的物理性质有：1.2.1.1.1 密度和孔隙度 岩石的质量与其体积之比称为岩石密度。岩石密度随岩石自然分层深度的增加而增大，孔隙度随之减少。一般岩石密度越大，强度也越大。孔隙度大的岩石易透水，其强度和稳定性也降低。1.2.1.1.2 含水性和透水性 由于岩石有孔隙存在，地表水便会渗入岩体，而使岩石含水。岩石含水的多少取决于孔隙的大小和数量。岩石的透水性，以单位时间内通过岩石的水量来表示。1.2.1.1.3 松散性和流散性 1 3 岩石从岩体分离后，破碎岩石的体积比在天然埋藏下原有的体积增大的性能称作松散性。岩石的自由面，有极力趋向水平的性能，称作流散性。如流砂的流散性就强。1.2.1.1.4 稳定性 在岩石内有自由面（如钻孔）时，岩石仍保持不坍塌、不崩落的性能称作稳定性。1.2.1.2 主要有关的岩石机械性质。岩石在外力作用下所表现的性质，称作岩石的机械性质。有关的有：1.2.1.2.1 硬度 指岩石抵抗其它物体压入的反抗阻力或叫做抗压入强度，一向被认为是影响破碎的最重要因素。（一般矿物硬度分为 1 0 级）（莫氏硬度）表 矿石硬度 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 矿物 滑石 石膏 方解石 萤石 磷灰石 长石 石英 黄玉 刚玉 金钢石 刻划物 软铝 硬铝 红铜 铁标 玻璃 小刀 钢刀 合金/1.2.1.2.2 强度 岩石强度是指岩石在各种外力（拉力、压力、剪切力、扭力等作用下的抗破碎的能力。一般岩石颗粒细，胶结物本身强度大，胶结力强，岩石 1 4 的强度也大。岩石埋深大，在 受压很大的情况下，会减少岩石的孔隙度而增强比重，因而强度也相应增大。风化则降低强度。1.2.1.2.3 弹性 指岩石受到外力作用产生变形，外力消失后恢复原来形状的性质。一般岩石的弹性都不显著。结晶颗粒细、结构致密坚硬的岩石弹性较大，由于岩石的弹性变形，在钻进时要消耗一部分功率，还会造成钻具跳动，对钻进取心是不利的。1.2.1.2.4 脆性 指岩石在外力作用下不产生变形，而直接破裂的性质。这种岩心钻进效率一般很高，但采心比较困难，有时孔壁容易坍塌。1.2.1.2.5 塑性和韧性 岩石受到外力后改变形状而不断裂的性质叫塑性。塑性岩石虽然比较软，但在钻进过程中塑性变形要消耗很大一部分能量，还容易产生缩径、蹩水、糊钻现象，给钻进和取心增加困难。岩石抵抗颗粒分离的性质，称为韧性。它也会消耗钻进时的能量，给钻进和取心增加困难。1.2.1.2.6 溶蚀性 指岩矿石被溶解，浸蚀的性质。1.2.1.2.7 研磨性 指在钻进中，岩石磨损切削具（钻头、钻杆等）的性能。同样也会影响钻进和取心。1 5 1.2.1.2.8 可钻性 指钻进中岩石抵抗压力和破碎的能力。可钻性不是岩石的一种固定性能，而是在一定技术条件下反映钻进岩石的难易程度的一种相对概念。岩石的可钻性取决于多种因素，主要有：岩石的物理机械性质，外力作用的方式，钻进方法以及钻进工艺参数等。这些因素大多是随着科学技术的发展而变动的，其中只有岩石的物理机械性质是岩石自然存在状态，是岩石反映可钻性的客观因素。岩石的可钻性，根据合金、钢粒钻进技术条件分为 1 2 级，适用于金刚石钻进的可钻性分级方法目前国内尚未确定。1.2.2 技术因素 技术因素主要是人为因素：它对提高岩矿心采取，完整度和代表性起着决定的作用。1.2.2.1 钻进方法:钻进方法和采心措施。1.2.2.2 钻具结构：钻具结构包括合理级配及狭义的钻具。应根据岩矿层性质选用取心工具和确定钻头结构。取心钻具应具减震、隔水、卡心装置，并要尽量使钻进效率高，操作容易、维护方便、加工制造容易。单管 常用：普通单动双管、绳索取心 双动双管、无泵、喷射式孔底反循环钻具、隔水单动双管等 1 6 1.2.2.3 钻进规程：采用不同的钻进规程对提高岩矿心质量有极大的影响。必须根据地层情况、钻具结构、钻孔形式确定压力、转速及冲液量等。1.2.2.4 冲洗液类型：冲洗液有四大功能，即清孔排渣、冷却钻具、护壁、润滑等。常用的冲洗液种类有清水、乳化液、泥浆、饱和盐溶液等。特殊条件还可以使用压缩空气来清孔和冷却钻头。1.3 保证取心的基本措施 1.3.1 根据地质要求和地层情况，合理选择钻进方法、钻具结构、钻孔结构、取心的措拖、钻进规程及冲洗液类型。1.3.2 各类专用取心工具应妥善保管，并保证其符合技术要求，性能可靠。1.3.3 任何情况下，钻进时回次进尺不得超过岩心管长度，情况需要时，应限制回次进尺。1.3.4 取心困难的矿层钻进，应限制规程，适当控制回次进尺长度和时间。1.3.5 进尺突变时（快、慢、不进等），应立即采心，严禁盲目追求进尺。1.3.6 在矿层、矿层顶底板和重要标志层中，岩矿心没有采取上来，须专程捞取，必须（不得不）钻进时，不得超过 0.5 米。1.3.7 打丢矿心或矿层顶底板必取补取。补取岩心及捞岩心的工具 1 7 通常有：弹簧钻头、钢丝钻头、胶皮爪合金钻头、抓筒、刮煤器、水力冲煤器、人工偏斜补取岩矿心等。1.3.8 岩心管提出后，不准高悬吊打，退取岩心时要细心，尽可能避免人为地破碎、拉长，严防岩矿心上、下顺序颠倒。对粉未状或易溶蚀的岩矿心要采取必要的保护措施。2.钻孔弯曲度与测量间距 2.钻孔弯曲度与测量间距 2.1 指标规定 2.1.1 一般钻孔不同孔深的各测点实测顶角与开孔设计顶角之差不得超过下表范围：测定孔深 m 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 6 0 0 直孔 2 4 6 8 1 0 1 2 允许倾角差（度）斜孔 3 6 9 1 2 1 5 1 8 注：孔深大于 6 0 0 m 的钻孔，其弯曲度允许倾角误差，可根据地质目的要求，与钻探施工状况具体商定。2.1.2 定向钻孔，不同孔深各测点的实测顶角与该点设计顶角之差的范围，可根据具体情况，由地质与钻探施工部门共同确定。2.1.3 某些易斜地层中，虽经采取多种防、纠斜措施，钻孔弯曲度仍达不到上述规定时，可根据需要与可能的原则，由钻探施工与地质部门协商，另行确定指标。2.1.4关于测量间距，应根据地质设计实测钻孔顶角小于或等于 5时，每钻进 1 0 0 m 测一次顶角（不测方位角），大于 5 时，每钻进 5 0 m 测 1 8 一次顶角和方位角。定向钻孔和在易斜地层中钻进的钻孔，根据施工需要，应适当缩短测量间距。2.1.4.1 方位角偏差，在设计时与地质部门商定，一般不超过勘探网距的 1/3 1/4。2.1.4.2 磁性矿区要用防磁测量方法。2.1.4.3 终孔测斜时，地质编录员应在现场监测。2.2 钻孔弯曲的原因与规律：钻孔弯曲就是钻孔在施工过程中偏离了原设计方向。判断钻孔在地下的坐标位置，主要考虑钻孔的深度、顶角、方位角三个要素。钻孔弯曲会造成不良的后果。重者，钻孔施工无法进行，无法达到地质目的（如孔斜造成套管下不去，孔内事故无法处理等）；轻者，影响储量计算的精确度，影响矿床（体）的控制精度；会造成钻探施工进度慢，成本高等。导致钻孔弯曲的原因较复杂，主要原因是钻头作用在岩层层理面（或裂隙面等）上的正压力、磨擦力和下滑力不平衡引起的。总的说，是地质因素和工艺技术综合作用的结果。2.2.1 地质因素：2.2.1.1 地层导斜。2.2.1.2 特殊地质情况导斜 如在松软地层中大砾石、孤石；钻孔迂裂隙，破碎构造面与钻孔方向相近（小角度交接）；钻孔迂溶硐、空洞（老洞）；地层断层节理发育、岩 1 9 脉穿插多的地段。2.2.1.3 软硬层换层导斜 当钻头由软岩层进入硬岩层时，如遇层角大于 3 0，钻孔易向垂直于岩层倾斜方向弯曲；如遇层角小于 2 0，钻孔易顺岩层倾斜方向弯曲。2.2.2 工艺技术因素 2.2.2.1 安装不合格 钻塔天车、立轴、孔口中心不在一条直线上；地基不稳固，施工中基枕不均匀下沉等。2.2.2.2 钻机立轴、枢纽轴旷动。回转器固定不牢，施工中松动。2.2.2.3 开钻时较正不准。导向管下的不正、不牢。2.2.2.4 使用的岩心管过短；岩心管或岩心管钻杆弯曲。2.2.2.5 钻具级配不合理，使用的钻具刚度太小。2.2.2.6 变径或扩孔时没有使用导向管或导向管过短。2.2.2.7 钻进中未根据地层情况选择合理的规程。2.2.2.8 处理孔内事故诱发导斜等。2.3 预防孔斜超差的基本措施 2.3.1 利用地层弯曲规律设计钻孔。2.3.1.1 倾角设计 2.3.1.1.1 移动孔位。（不变动倾角，利用孔斜规律）2.3.1.1.2 改变钻孔倾角。（利用孔斜规律，变换设计倾角）2.3.1.2 方位角设计 2 0 2.3.1.2.1 移动孔位。2.3.1.2.2 扭转开孔方位角。2.3.2 把好安装开孔关 2.3.2.1 设备要符合要求，地基要平整稳固，钻机安装要周正水平，各部螺杆螺丝要紧固，立轴角度要较核并符合要求，施工中要经常检查。2.3.2.2 三点成一线（天车、立轴、孔口中心）。2.3.2.3 开孔要轻压慢转，粗径钻具要逐次加长，机上钻杆不易太长并要平直，尽可能使用满足要求的小水龙头。2.3.2.4 换径或扩孔时一定要带导向管。2.3.3 合理选择钻进方法和规程 2.3.3.1 在换径、软硬互层等要降低压力、转速。2.3.3.2 摸索适应本矿区防斜特点的较优规程。2.3.4 增强钻具回转的稳定性 2.3.4.1 使用刚性好，重量大、长而直的粗经钻具。2.3.4.2 尽量使钻具级配合理。2.3.4.3 尽可能实现孔底加压。（如钻挺等）2.3.4.4 使用精度高，稳定性好，导向性好的钻机。2.3.4.5 根据地层和孔内情况，选配好冲洗液。2.3.5 尽量采用先进技术，尽可能使用金刚石钻进工艺。2.4 钻孔弯曲度的测量常用的方法 2.4.1 氢氟酸测斜 2 1 利用液面水平原理和氢氟酸对玻璃管的腐蚀作用来完成，仅能测定天顶角，目前已基本不采用。2.4.2 J J X 2 型测斜仪 基本原理是利用电量转换，按平衡电桥原理，即把非电量（方位角、顶角）转换为电量（电阻），再由电量转换为非电量（面板刻度盘数值）仅适用非磁性矿区。现钻探现场无配备，一般要专业队使用。2.4.3 J X K 2 型小口经测斜仪 适用磁性和非磁性直径不小于 4 6 m m 钻孔。采用非电量测量法，通过三芯电缆在孔内连续测量，一次升降工序取得多点数据。一般由专业测井队伍使用，钻探机场无配备。2.4.4 J X Y 2 型罗盘重锤式测斜仪（鲍良柯夫）适用于非磁性矿区钻孔。基本原理是利用重锤的悬重作用测量顶角，利用罗盘磁针定向测量方位角。两者都是利用机械定时方法将它们在孔内表示的位置加以固定。使用该仪器时应注意，方位角判读，只有在非磁性矿区及仪器在套管以下 1 0 米后数据可使用。同时一般天顶角 5 内不使用方位角。具体操作（略）该仪器是野外作业普遍配套使用的，目前又有电控式钻孔测斜仪问世，2 0 0 8 年起局已装备钻探单位试用。3.简易水文地质观测 3.简易水文地质观测 3.1 指标规定：2 2 3.1.1 在以清水为冲洗液的钻孔中，每班至少观测水位 1 2 回次。每观测回次中，提钻后，下钻前各测量一次水位，间隔时间应大于 5 分钟。绳索取心钻进时，应于捞出内管后，投放内管前，在钻杆内各测量一次水位，间隔时间同前。以泥浆为冲洗液的钻孔中，一般可不进行水位测量。3.1.2 钻进过程中遇到涌水、漏水、涌砂、掉块、坍塌、缩径、逸气、裂隙、溶洞及钻具掉落等异常现象时，应及时记录其深度。3.1.3 在地下水自流钻孔中，可根据水文地质的要求提高孔口管或安装水压表测量水头高度和涌水量。3.1.4 孔内发现热水，应测量孔口水温及井温。3.2 影响该项指标质量的主要因素是人为因素，主要有：3.2.1 设计要求不明确。3.2.2 素质不够，不懂操作方法或情况判断不明。3.2.3 工作责任心不强，未认真履行岗位要求。3.3 注意事项 3.3.1 钻孔水位测量，孔口的测定位置必须固定。3.3.2 通常每小班测量 1 次。有的矿区，应根据水文地质要求执行。（如要求每回次均要测量等）3.3.3 通常测量间隔时间为 1 0 分钟，原则上应统一规定。3.3.4 停钻时间长，每间隔 4 小时应测水位 1 次。终孔稳定水位观测应根据地质要求进行。一般要测到孔内水位测定。如超过 7 2小时孔内水位的仍未稳定，可停止终孔稳定水位观测。2 3 3.3.5 遇有特殊情况，水文地质应及时提出具体要求，钻机按要求实施。4.孔深误差的测量和较正：4.孔深误差的测量和较正：4.1 指标规定：4.1.1 在下列部位必须校正孔深 4.1.1.1每钻进 1 0 0 m，进出矿层时（矿层厚度小于 5 m时，只测量 1次）。绳索取心钻进因提钻长度不等，可参照上述要求及时进行测量。4.1.1.2经地质编录人员确认的重要构造位置及划分地质时代的层位。4.1.1.3 下套管前和终孔后 4.1.2 孔深误差率小于 1 时不修正报表，孔深误差率大于 1 时，要修正报表，孔深经修正后即为达到指标要求。孔深误差率按下列公式计算：孔深误差率=校正后的孔深校正后的孔深校正前的孔深1 0 0 0 4.1.2.1 测量时要使用经过校正的钢尺。4.1.2.2 见矿与终孔校正，地质编录员应在现场监测。4.2 影响孔深误差的主要因素，主要是人为因素。常见的有：4.2.1 使用的丈量工具不当、误差大。4.2.2 测量方法不当。（如各班基点不 一致）4.2.3 工作责任心不强。4.2.4 素质不高，计算失误。2 4 4.3 降低误差的措施 4.3.1 机场使用的木尺或铁尺必须两端平齐，刻度准确，并经常较正。4.3.2 丈量机余时应停止立轴回转，丈量基准点必须一致，并准确丈量，及时记录。4.3.3 加减钻具必须用钢卷尺丈量，记录准确、齐全。4.3.4 较正孔深时应用钢卷尺，并将丈量结果逐根记录在班报表上。4.3.5班报表应将所有钻具逐项填写清楚，并做到交接班检查较核清楚。5.原始报表填写 5.原始报表填写 5.1 指标规定 5.1.1各班必须指定专人在现场用钢笔及时填写原始报表，要做到真实、齐全、准确、整洁。5.1.2 交接班班长和机长要亲笔签字，不得代签。5.1.3 报表要整洁，终孔后装订成册。5.2 做好原始报表的措施 5.2.1 应将钻机开钻到拆迁之间的所有工作情况均准确真实地记录在钻探班报表上。5.2.2 应将要求钻机填写的其它原始报表按要求准确填写。（如封孔记录表等）5.2.3记录员应当认真负责地做好当班记录。交接班长应在交接班时进行较核，发现错误及时修正，无误后签字。2 5 5.2.4 机长、地质编录员要每天校对原始记录，发现错误要及时修正。无误后签字。（地质员可不签）5.2.5 原始记录应妥善保管，并定期移交统计部门（或其它管理部门）保存。5.2.6 原始记录的借用、移交等均应办理相关手续。6.钻孔的封闭与检验 6.钻孔的封闭与检验 6.1 指标规定 6.1.1终孔前钻探施工单位根据地质部门提出的实际钻孔柱状图和封孔要求编写封孔设计，经分队（大队）技术负责或分队（大队）长批准后，交机台执行。6.1.2 不同地质条件下的封孔要求 6.1.2.1见易溶、易蚀、易流散、易被破坏的工业矿层（如油、气、卤水、矿化水、可溶盐、硫铁矿、自然硫等）、含水层、含水构造的钻孔，均须在顶、底板上下各 5 m 范围的隔水层处，用强度 3 2.5 号以上的普通硅酸盐水泥或抗硫酸盐水泥封闭。6.1.2.2 除了上述之外的其它固体矿层，但未见含水层和含水构造并且孔位低于侵蚀基准面的钻孔，可用强度 3 2.5 号以上的水泥或其它隔水材料封闭钻孔最上部隔水层与透水层交界处。6.1.2.3 矿层不厚或矿层与矿层、矿层与含水层较近时，可一并封闭。6.1.2.4 需要进行地下水动态观测或对农用灌溉有利的钻孔，可暂不封闭。但对矿床充水有严重影响的钻孔，必须封闭。2 6 6.1.2.5 孔壁严重坍塌或孔内有遗留物堵塞，无法处理，可以只封上述部位以上的孔段。6.1.3 每封完一层，要在拆封孔段取水泥液面样证实。6.1.4 封孔后必须在孔口中心处设立水泥标志桩（用水泥固定），机长将钻孔封孔设计和封孔记录表送交地质、钻探施工部门存档。6.1.5 根据需要，经地质和钻探施工部门共同研究，可选择少量钻孔进行封孔质量检查。6.2 封孔的目的 6.2.1 封闭钻孔是指钻孔完工后，为了切断因钻探施工而造成的地表与地下；地下各层之间的气、液连通通道，而将钻孔进行分段堵塞和隔离的工作。6.2.2 封孔工作是每一个钻孔施工中的最后一道工序。它的质量好坏，不仅关系到钻孔本身质量的最终评定，而且将对所施工地区的矿床保护、矿山安全生产、地下水开发利用、工程建筑与边坡稳定等产生巨大的影响。这是由于：地下的岩矿层（体）等在一般情况下是不会与大气相接触的，它们之间也不相互连通。但当在岩矿、矿层中进行钻探工程施工后，情况就发生了变化。钻孔将穿过的各种不同岩层（如表土层、风化层、含水层、矿层、隔水层、透水层等）互相串通起来形成了一个通道。当这个通道长期存在时，将对钻孔周围的环境产生下列不良影响：6.2.2.1 地表水流入孔内，矿床受水浸，矿体遭受破坏，给矿山开采 2 7 带来困难。有的还会对环境产生不良影响。6.2.2.2 矿山开采过程中，地下水沿钻孔涌入采区淹没矿井、或钻孔中的水柱压力促使采区冒顶，都会危及人员的生命安全，并使国家财产遭受严重损失。6.2.2.3 地表水或地下水沿钻孔流入矿层后，引起矿床氧化、溶化、淡化、对保护、开采、利用影响较大。6.2.2.4 含水层与含水层之间产生水力联系，使不同层（位）的水质、水位、水量及水温发生变化，水文地质条件遭到破坏，影响到今后的开采利用和安全生产。6.2.2.5 某些液体或气体矿层，在开采固体矿床时互相进行干扰。6.2.2.6 造成断层破碎带、溶洞或构造裂隙与地表水、地下水发生联系。6.2.2.7 导致附近的建筑物基础塌陷、边坡稳定性遭到破坏以及引起渗漏，对工程地质条件产生不良影响。为了预防上述种种情况的出现，必须进行钻孔封闭工作。6.3 影响封孔质量的原因 6.3.1 地质因素 主要是地层松散破碎、裂隙发育、钻孔坍塌堵塞，造成封孔工作无法开展，造成封孔水泥等自然漏失。6.3.2 人为因素 6.3.2.1 封孔设计不当。（地质封孔要求，探矿封孔设计）2 8 6.3.2.2 孔内事故，孔内有遗留物或被堵塞。6.3.2.3 操作不当 6.3.2.3.1 下入木塞位量不当，堵塞封闭不严。6.3.2.3.2 水泥浆配合比不当，下入注浆位置不当。6.3.2.3.3 替浆计算不准，造成注浆质量不合要求。6.3.2.3.4 注浆量计算注入不足，应封孔段封闭不足。6.3.2.3.5 使用的水泥质量低下，造成水泥浆凝固不好甚至未凝固。6.3.2.3.6 检查方法不当或未进行检查。6.4 提高封孔质量的措施 6.4.1 要做好封孔设计，准确确定应封孔的位置、孔段。6.4.2 按设计要求自下而上，分层按要求的位置孔段，选用有一定强度的架桥材料，并固定可靠、封堵严实。6.4.3 泥浆护壁的钻孔，应根据情况自下而上逐层的清洗封闭孔段的泥皮。6.4.4 选用合格的水泥。水泥必须用清水搅拌均匀，一般水灰比5 0%。6.4.5 可采用泵送、导管注入或注送器注入等注浆方法，但水泥浆出浆口距隔离位置的距离应小于 0.5 米。6.4.6 注浆量应有一定的超灌量，注浆过程不得中断，封闭长度在 5米以下时不得提动钻具；注浆后要准确掌握替浆的清水用量，不得过多。6.4.7 多孔段封闭钻孔时，应自下而上进行。每封完一个孔段，均应 2 9 进行水泥浆液面检查，注浆后停顿时间间隔应不少于 3 小时以上，检查水泥浆液面样的位置应高于封孔段顶部 1 米以上。6.4.8 下套管的钻孔，应先封好套管下部各封闭段后再起拔套管，是多层套管的，应分层逐一按前述原则起拔。6.4.9 用粘土作为封孔材料的，投粘土时应稳妥进行，并逐段捣实。6.4.1 0 在详查及以上钻孔施工量较多的矿区，还应根据施工情况，选择一定比例的钻孔进行封孔质量透孔检查。从理论上讲，钻孔实行全孔段封闭是最好的，但从节约成本的角度，在大孔深的钻孔往往选择分段封闭的办法。但不论采用什么办法，均要求要达到实现阻断气、液流通的基本要求。3 0 第三节关于加强地质工作与钻探工程施工 协调配合问题的探讨 地质工作是一项研究探索性很强的工作，钻探工程施工本来就是地质工作的一个重要组成部分。地质找矿是目的，地质工作研究分析的设想，必须通过探矿工程手段来验证，岩心钻探是不可或缺的重要手段。在“攻课找盲”，寻求找矿重大突破的今天，如何有效提高岩心钻探工程施工的效率和质量问题日益突显。钻探工程施工是一项探索性实践性很强的工作，同时它又带有现代机械化施工的特点。我局目前的钻探工程施工水平在经历了 8 0年代后期转产、调整和 9 0年代的“困难时期”后，较 8 0年代的水平有较大的下滑，当前仍处于恢复和提高阶段，可以说，我局目前的钻探施工技术管理水平，施工机具的配套装备水平以及钻探工的技术操作水平等方面都不高。加上现阶段地质项目验证、预查、普查项目多，点多线长且单矿区工作量少，地质工作的外部环境条件保障度越来越低等。这一切，不仅加大了地质工作的难度，同样也加大了钻探施工的难度，这就使“需要”与“可能”这对本来就存在的矛盾更为加剧。因此，如何发挥我局自身的优势，