矿权交易

内蒙古德隆地质勘查有限公司    王军

[摘要]  通过研发适合大顶角施工的两脚塔，并配备立轴岩心钻机，改进施工工艺，完全可以满足大顶角深孔钻探施工要求。

[Abstract] Through the research and development for high angle construction feet tower, and is equipped with vertical core drill,improvement of construction technology, can fully meet the requirements of large angle drilling deep hole.

[关键词]  大顶角；钻探施工设备配套；研究应用

[keyword] large angle; drilling construction equipment; research and Application                                      

2012年3月，我单位受河北金厂峪矿业有限责任公司委托，承揽河北省迁西县金厂峪矿区一标段钻探施工，该勘察区域分为桑家峪矿段和黑石峪矿段，分两批进行钻探施工。

1、具体工程量

第一标段共设计钻孔51个，工程量28060米，其中：第一批施工钻孔14个，7750米；第二批计划施工钻孔37个，20310米。具体钻孔设计情况见表1、表2。

表1钻探工程（第一批）钻孔设计

表2、钻探工程（第二批）钻孔设计

从钻孔设计中可以看出，除2个直孔外其余均为大顶角斜孔，最大顶角达48°，顶角大于40°的有10个钻孔，顶角大于15°的有41个钻孔，最大设计孔深达1000米，如此大顶角大孔深地表钻探为国内罕见。  

2、矿区地址条件

施工区岩石主要为斜长角闪岩、绿泥石片岩、绢云母片岩、矿体为绢云母绿泥石片岩-钠长石英脉、石英脉等，矿体和围岩硬度5~10级，风化带深度10m~60m，除V号带岩石局部比较破碎，对钻孔有一定影响外，其它矿带岩石结构致密，孔隙度不发育，对钻头工作基本不构成影响。但当遇较大断层（穿过强片理化带、绿泥石片岩、滑石片岩）时，对钻探施工有一定的影响。      

3、施工设备配套

根据工期要求，需开动4台钻机，目前我队现有钻机、钻塔、钻杆等施工设备，不能满足施工工艺要求，经与国内钻探设备生产厂家联系，目前国内尚无生产施工如此大顶角钻孔的钻塔设备，检索相关资料，也无现成经验可借鉴。在此矿区施工最佳设备为全液压动力头式岩心钻机，但是我队只有两台YDX-3L型全液压钻机，这种动力头式钻机，设计直孔钻进深度为1000米，大顶角斜孔，钻进深度也只有500-600米，无法满足社工要求，如购置YDX-1800型全液压钻机，每台需投入150万元左右，两台需300万元，并且钻进成本较高。能否利用我队现有XY-6B和XY-44T型岩心钻机进行配套，来完成施工任务呢？经过论证认为如果对XY-6B型钻机，配套合适的“A”型两脚塔，完全可以钻机800-1000米大顶角斜孔；对于XY-44T型(塔机一体)钻机，虽然设计施工顶角可达45°，但是据了解其无实际应用的成功实例，为了安全需对钻机地盘进行加大，并对局部进行改造，来满足800米以内大顶角斜孔施工要求。

3.1为XY-6B型钻机研制“A”型两脚钻塔

3.1.1新研制的“A”型斜直两用两脚塔具体结构见下面结构图，图1为钻塔地盘结构图，该钻塔地盘可在6m*6m—9m*9m范围内，根据钻顶角大小及施工场地进行任意组合，提高了钻塔的稳定性。

图1.“A”型钻塔地盘结构图，可调解范围6m*6m—9m*9m之间

图2.“A”型钻塔塔脚底节结构图

图3.“A”型钻塔塔脚中节结构图

图4.“A”型钻塔塔脚顶节结构图

该钻塔塔脚由上、中、下三节组成，可根据施工要求，调解钻塔高度，如底、顶两节组合塔高为9米，如三节组合后塔高为13.5米.

图5.副塔脚调解杆结构图与副塔脚配合使用，可实现6.3-9.2米之间的调整。

图6.“A”型钻塔塔顶结构图。与10°斜铁配合使用，可使副塔脚调整范围增大到6.3m-9.2m。    

3.1.2 “A”型钻塔特点

该钻塔具有结构紧凑、性能可靠、体积小、拆卸安装方便应用灵活；应用范围广泛，钻塔安装角度可调，调整范围为顶角0°-45°（一般钻塔为0°-15°）；钻塔高度可调，调整范围为9m-13.5m；底盘大小可调，调整范围为6m*6m-9m*9m；天轮底塔增设10°斜铁，副塔脚调整范围增大6.3m-9.2m，避免了底盘进一步加大，造成安装困难。该钻塔制造工艺简单，投资少、体积小、重量轻，节省运输和占地费用，完全满足XY-6B型钻机，施工大顶角深孔钻进要求。

     3.2 对XY-44型钻机进行改造

虽然XY-44型钻机在使用说明书中标明能进行顶角45°施工，但是与厂家了解，没有实际应用的成功经验，在迁西县金厂峪金矿勘察中，该钻机在钻进顶角42°斜孔时，当孔深达到400米时，钻塔塔头的塔轮，轴承损坏严重，更换后几天又损坏，无法保证施工顺利进行。经过分析认为该钻机存在设计缺陷，因此对该钻机塔头部分进行改造，由球型轴承改为滚针轴承，塔轮由尼龙改为铸钢，改造后在施工中没有损坏。该钻机所配地盘为5m*5m，为了斜孔施工安全，将地盘增大6m*6m，同时增加了钻杆扶正装置，方便了上下钻作业。

4、钻杆配备

我们适用重索带卡槽式绳索取心钻杆，并配备液压拧管机。这种钻杆弧度高，满足了大角度斜孔的施工要求，由于能配备拧管机，减轻了工人的劳动强度。施工中钻杆折断较少。

5、钻探工艺

5.1 大顶角钻孔绳索取心内管投放与打捞是施工中非常重要的环节，如果不能很好地解决，将严重影响钻进效率。施工中在孔内水位较高的钻机，内管下降缓慢，不易到位，我们采用泵送法或增加中路锤击法。对于孔内水位较低的钻孔，我们采用加配置杆打捞且将内管送入孔底，然后脱卡的发放送入内管，

5.2 大顶角钻孔施工，润滑就更为关键，如解决不好，转数上不去而且钻杆磨损非常严重，我们在施工中对漏失量较少的返水钻孔采用乳化油或乳化膏水溶液并加入水解度30%的PHP5%，进行润滑及护壁。对于全孔漏失的钻孔，我们在钻杆表面涂抹锂基润滑油脂进行润滑，同时在孔上用极小泵量在钻杆和井壁之间注入清水或乳化油冲洗液。

5.3 大顶角施工采用防斜钻具施工，即在钻具上第一根钻杆上安装扶正器（即扩孔器），同时采用防斜规程钻进，轻压快转控制立轴给进速度，采用平底钻头等办法控制钻孔弯曲。

结束语

通过自己研发适合大顶角施工的两脚塔，并配备普通的岩心钻机，改进施工工艺顺利地完成了迁西县金厂峪金矿的钻探。实践证明，利用这种钻探和普通钻机完全可以实现大顶角斜孔的钻探施工。施工钻孔顶角在0°-45°之间，不需要特种设备，完全可以满足施工要求。今年我队又利用该种钻塔配备XY-6B型钻机在鞍山齐大山铁矿补勘中又完成zk300-2，设计顶角34°，方位43.5°深度881.5米钻孔一个；完成ZK300-1，顶角34，方位43.5 深度385.6米钻孔一个，开创了在鞍山式铁矿勘探中施工大顶角钻孔的先河。

[作者简介]

王  军（1962.4-），男，籍贯：辽宁抚顺人，学历：大专，职称：钻探教授级高级工程师 ，现任内蒙古德隆地质勘查有限公司副经理

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