山西腰站矿区复杂地层斜深钻孔施工技术

摘 要：对于山西腰站矿区复杂地层漏失、破碎、缩颈十分严重，对于孔深1750米、斜孔75°在该矿区施工难度更大，而获得成功。本文重点介绍该施工技术措施，供大家借鉴。

关键词:深孔;斜孔;破碎;坍塌;缩颈;漏失严重;钻探施工禁区;施工技术;

1、概述

1.1、工程概况

山西灵丘县腰站铁矿普查(续作)项目是山西省国土资源厅〔2011〕229号文批准的地质勘查项目，由山西省地质勘查局二一七地质队承担该工作任务。在该矿区设计13个钻孔。其中最深钻孔zk6003，设计孔深1750m，方位角160°，倾角75°，坐标位置X：4368284.7，Y：38537831.80。斜孔75°，孔深1750m，属于超深斜孔，这样的钻孔在全国钻探领域里施工中并不多见;而且矿区地层复杂;该钻孔位置海拔1780m，气候干燥、寒冷(年平均气温6.9℃)水源贫乏; 施工难度很大。因河北省地矿局承德地质四队探矿技术研究院在深孔钻探施工领域中有一定的经验，2007年在金刚石绳索取心小口径钻探领域中曾突破全国最深孔深记录，而成为当年地勘行业领域中全国十大新闻之一，而后多次突破过河北省钻探孔深最深记录，故山西省地质勘查局二一七地质队找到我单位寻求施工支持。我单位承担了该矿区的ZK6003孔施工工程。

1.2、地层状况简介

矿区地层主要为上元古界长城系高于庄组，蓟县系、雾迷山组、杨元组，青白口系望望狐组，侏罗系后成组地层。

从上到下6个岩性段：

第一段， 第四系(Q)地层，岩性为灰褐色-黄色粘土，亚砂土，砂砾石，厚度15m左右。

第二段， 侏罗系后城组二段(J3h2)

岩性：砂砾岩、凝灰质砾岩、砂岩、膨润土。

总厚度：10-54m间

第三段， 青白口系望狐组(Qnw)

岩性：燧石角闪石岩，含砾石石英。倾角16-20°，厚度在82m左右。

第四段， 蓟县系雾迷山组(Jxw)和杨庄组(Jxy)

岩性：含燧石条带泥晶，粉晶白云岩，石英砂岩，细砂岩砾岩，白云岩

厚度：430-540m。

第五段， 长城系高于庄组(Chg)

岩性：沙砾屑白云岩，灰质页岩，较破碎，偶见砂砾屑

倾角26-65°，局部可达80°，厚度220-750m, 断裂构造发育。

第六段， 五台群金刚库组(W1j)

岩性：变粒岩，片麻岩，角闪岩夹磁铁石英岩等，产状345°∠70°,该套地层厚度在该地区应大于884m, 为主要控矿地层。

2、钻探施工中的难点

(1)钻孔孔深超深(1750m)，设计孔斜较大(75°)，而且1750米斜孔如何做到防止偏斜，保证钻孔质量?成为本钻孔施工难点。

(2)钻探所在位置，地层复杂，区内构造主要有三大类：脆性断裂构造、褶皱构造、节理裂隙构造发育;根据地质演算，矿层埋深831m左右, 矿层以上部分全孔漏失，掉块、坍塌、缩颈十分严重;海拔较高、水源贫乏、岩石破碎，可以说是钻探施工禁区。

兄弟单位以前在此矿区施工，曾有多个钻孔不成功。我单位8月份到场，第一个钻孔钻至320米时，因地层漏失严重，拉水供应不能满足需要，地层破碎，坍塌缩颈而造成埋钻事故，经简单处理，进展缓慢，综合考虑后选择挪孔，重新开孔。

面对困难，我们不可气馁!想尽办法，坚定信念必须成功。针对施工中所遇到的种种难题，总结失败教训，仔细研究地层特性，在钻探工艺上进行改进和探索。从管理方法、钻孔结构、堵漏方法、泥浆配比，钻进技术参数等方面着手，顺利完成该工程，较好的解决施工中遇到的一切问题，受到了业主和同行们的高度评价和认可。现把ZK6003孔施工经验和技术措施介绍如下，供大家讨论借鉴。

3、针对山西腰站矿区ZK6003孔复杂地层深斜钻孔施工经验和技术措施

3.1、加强人员组织管理

我们抽调有多年施工经验技术人员和机、班长组建队伍，多次技术研讨后，确定施工方案。加强班组管理，强调施工难点，提高全体职工思想意识。严格规范班组交接班制度，尤其是对钻孔内钻进情况、技术参数，必须严格记录，交接清楚。根据孔内地层变化及时调整施工技术方案。

3.2、钻探设备选择及钻孔结构设计

3.2.1设备选择

根据钻孔设计孔深，选用了连云港黄海探矿机械厂生产的HXY-6B型钻机。钻进能力为(∮75钻杆)可达2000米，重量4.36吨，最大扭矩7800牛.米。钻塔选用张家口探矿机械厂生产的23米加重斜塔，天车有效负荷23吨，最大负荷30吨。水泵选用BW-250型泥浆泵和BW-320泥浆泵两种，孔深850米以前用BW-250泵，超过850米以后用BW-320泵。以上设备选择完全能满足施工要求。

3.2.2孔径设计和绳索取心工艺选择

根据地质提供的地层状况和以往深孔施工经验确定钻孔结构为：

开孔∮150mm合金钻头钻进,钻至15m左右穿过第四系地层时，下∮146mm套管,作为开孔定向管;变径∮130mm金刚石钻头单管钻进穿过第二套地层至83m时, 下∮127mm套管;变径∮110mm金刚石钻头单管钻进穿过第三套地层至253m, 下∮108mm套管;变径∮95mm金刚石钻头双管绳索取心工艺钻进至833m, 下∮89mm套管;变径∮75mm金刚石钻头双管钻进至1750m终孔。此套绳索取心工艺技术，级配相当合理，是我院在承德大乌苏沟矿区深孔施工中所采取的，该施工工艺曾获得2008年度河北省国土资源厅优秀成果一等奖。

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