铁矿普查项目深和斜钻孔钻探设计与施工技术研究

摘 要：从钻具设备选择的角度阐述了深、斜钻孔钻探技术在铁矿钻孔中的重要性。分析了铁矿普查项目中深、斜钻孔技术的难点和问题，并提出了相应的解决办法和对策，以期能为相关单位提高施工的质量和效率。

关键词：铁矿；钻孔；钻探设计；施工技术

中图分类号：P634.5 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）14-0011-02

铁矿普查项目主要是帮助矿权人调查施工中是否存在规模异常或形态异常的情况，以免使磁性铁的品位、规模、储存、产出状态和埋藏深度等地质特征发生改变。深和斜钻孔钻探的设计与施工水平，决定了我国铁矿开采的质量。因此，找到其设计、施工难点的有效解决对策十分重要，以解决该工作中存在的问题，提高施工质量和效率。

1 案例分析

1.1 工程基本概况

某铁矿工程为省直矿费地质勘查工程，总面积94.97 km2，该工程位于广东省苍山县，海拔高度100～200 m，属于暖温带季风地区的半湿润大陆性气候，全年阳光充足，无霜期较长，四季分明，水资源丰富且质量较好。

1.2 勘察的内容和目的

1.2.1 内容

利用钻探、物探、地质遗迹化验等方式，明确矿体的分布情况、规模、质量、厚度、储藏位置等基本信息；对矿体氧化带的发育状况、有益或有害成分以及可用成分的分布和含量等进行了解；考察清楚脉石、矿石矿物的种类，矿石的品位、自然类型、结构布局；对矿石的选冶性能进行对比分析，为下一步工作提供参考意见。

1.2.2 目的

以前期工作为出发点，利用钻探技术控制工程内的铁矿矿体，并对其异常情况进行验证，最终确定一处有勘查价值的大型铁矿基地。

2 钻探的工程量

该铁矿项目共有2个矿带，共设计7个钻孔（第一批4个，第二批3个），1个Fe2矿带控制孔，3个FeⅡ矿带孔，2个验证异常孔，总工程量为8 545 m。具体情况如表1所示。

3 钻孔钻探设计和施工工艺

3.1 钻孔结构

钻孔结构需要根据工程的地质特征和我国目前所用的钻具决定。开孔：在第三、四系地层均使用径孔直径为15 cm的钻具，贯穿这些地层需要深入地下0～20 m，贯穿后下入管长为14.6 cm的套管；第二段孔：侏罗系地程使用径孔直径为12.2 cm的钻具，深入至较为坚硬的灰岩层，需要深入地层20～380 m后下入管长为14.4 cm的套管；第三孔段：到达长城系地层，因其质地坚硬，需更换径孔直径为9.5 cm的钻具，需要深入地层700～800 m后下入管长为8.9 cm的套管；第四阶段：已到达五台群金刚库组，需更换径孔直径为7.5 cm的钻具一直钻探到底层。

3.2 钻孔方式和参数的选择

3.2.1 钻头的挑选

开孔时均选用大八角硬质合成金钻头，钻入至完整的岩层后，可根据专控的构造选择口径较大的金刚石绳对矿芯进行钻取，其胎体的硬度通常在30～35 HRC，唇面的造型一般根据实际需求选用平底、圆弧、锯齿或阶梯状。

3.2.2 参数的选择

镶金刚石钻头的钻压有中度硬、硬和坚硬三种。

3.3 泥浆的应用

泥浆在整个工程施工中占有较大的比重，循环槽的选用需要≥14 m，需准备2个以上的沉淀坑，且容积≥2 m³，坡度的选择需符合相关要求，在施工前需对循环槽和循环池用水泥进行加固。泥浆的黏度需保持在18～21 s，其失水量每分钟要<15 mL，pH值需处于10.5，泥浆皮应在0.3 mm，保证其不稳定性<2%.只要根据不同的钻进方式对其进行调整，即可维护水泥的稳定性，直至其能够达到钻进和地层的需求。钻进时，需要对泥浆的含水量和固相量进行控制，防止在灌入时管中的泥浆产生泥皮凝结，会严重影响内管的投放和打捞。因此，需要将使用后的循环槽进行清理，保证其清洁度，并且2～3 d对循环池和沉淀池进行一次清理。

3.4 施工中的注意事项

在进行深、斜钻孔开孔时，可能会由于地质因素使钻孔发生偏差，例如风化层较厚、300 m岩芯的破碎程度较大、压力较轻使得砖头速度较慢等。如果岩层的结构较脆、碎，较快的钻速容易使其发生坍塌现象；为了避免发生埋钻与卡钻现象，需用水泥对墙壁进行加固，破碎的岩芯会使孔内的消耗较为严重，可能会因地下水作用出现侵蚀状态，将影响施工的速度与质量。因此，在施工时需加强护壁的防漏工作，发现出现漏缝时需及时填堵。

钻探时所用的泥浆以钻进技术参数为首选，钻探施工技术的操作需按照相关规定进行。出现紧急情况时，需要在实施套管前对孔内的情况进行预测，如果钻孔较深，要考虑套管自身在遇到外部质量后发生弯曲现象，可能会影响钻具的正常使用，将会加大施工难度。因此，直孔和斜直孔的施工参数，需要根据实际施工的具体情况进行挑选，以达到地层钻进的需求。

4 结束语

综上所述，深、斜钻孔技术在铁矿的普查项目中占有非常重要的地位，在施工时需要注意施工地质情况，选择适合的进钻速度与钻具，避免因岩层自身因素或是外在因素导致工程坍塌、孔斜度误差太大等现象发生，施工时还需注意水泥和其设备的保养工作，以免出现泥皮凝固影响施工质量和效率。

参考文献

[1]卢飞，李华，赵振峰，等.2 010 m斜孔钻探设备选择及技术措施[J].探矿工程——岩土钻掘工程，2009（3）.

〔编辑：张思楠〕

Abstract： From the perspective of drilling equipment chosen the deep importance of technology in the iron ore drilling oblique drilling borehole. This paper analyzes the deep in iron ore to census， oblique drilling difficulties and problems， and proposed the corresponding solution and countermeasures， in order to improve the quality and efficiency of construction relevant units.

Key words： iron ore； drilling； drilling design； construction technology