地質(zhì)資源勘查試析論文

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摘要：多寶山銅礦床位于嫩江縣北部，礦區(qū)位于小興安嶺西北部段西南山坡，屬低山丘陵地形，海拔350-570米，相對(duì)高差一般為30-70米。區(qū)內(nèi)季節(jié)性凍土發(fā)育，深度約0.8—2.1米，結(jié)凍期為九月中旬-翌年五月底。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)資源勘查

0引言

礦區(qū)出露地層為中奧陶統(tǒng)銅山組，中、下志留統(tǒng)的八十里小河組和黃花溝組，中、下泥盆統(tǒng)泥鰍河組、烏奴爾組，上石炭統(tǒng)花朵山組，上二疊統(tǒng)八站組，下白堊統(tǒng)龍江組及第四系。地層在礦區(qū)范圍內(nèi)基本為一單斜巖層，總體走向300度，傾向北東，傾角40-60度，局部地層倒轉(zhuǎn)而向南西傾斜。多寶山銅礦田三礦溝銅礦床的礦種主要為：銅、鐵、鉬，伴生金、鋅、銀、鎢、鎵、銦、鍺和碲等多種有益組分。

礦區(qū)內(nèi)出露的巖石有：凝灰粉砂巖、安山質(zhì)凝灰?guī)r、角巖、黑云母長(zhǎng)石角巖、透輝石石英角巖、大理巖、硅質(zhì)大理巖、矽卡巖化大理巖、粒狀鈣鐵石榴石矽卡巖、致密狀鈣鋁石榴石矽卡巖、英云閃長(zhǎng)巖、綠泥石化花崗巖、蝕變閃長(zhǎng)巖、石英斑巖等。這些巖石由于遭受不同期次和不同程度的熱動(dòng)力擠壓變質(zhì)，巖石的硬度在不同成度上由所變化。巖石軟硬不均甚至于破碎形成破碎帶；有的巖石經(jīng)破碎后經(jīng)風(fēng)化形成土狀。

綜上所述，礦區(qū)地層經(jīng)強(qiáng)烈區(qū)域構(gòu)造、熱液蝕變、變質(zhì)等因素造成巖層產(chǎn)狀陡，縱橫向變化大；巖層層理、節(jié)理發(fā)育，多出現(xiàn)破碎巖層；巖石軟硬不均、軟硬互層，部分硅化強(qiáng)烈，可鉆性級(jí)別高達(dá)10-12級(jí)，給鉆探工作帶來一些技術(shù)難點(diǎn)：礦區(qū)內(nèi)地下水埋藏深度為2.5-30m。前人資料單孔最大涌水量為0.33-2.36升/秒米。

礦區(qū)內(nèi)普查巖心鉆孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在滿足地質(zhì)對(duì)巖礦心采取幾何尺寸要求的前提下，著重考慮了礦層巖石的機(jī)械物理特性帶來的技術(shù)難題，為保證鉆孔安全、質(zhì)量、設(shè)計(jì)為小口徑鉆孔結(jié)構(gòu)。應(yīng)用小口徑金剛石鉆進(jìn)技術(shù)方法。

根據(jù)本礦區(qū)巖層各類巖礦的物理機(jī)械物性，巖石可鉆性、研磨性與完整程度等，設(shè)計(jì)選用三種鉆進(jìn)方法：一是硬合金鉆進(jìn)，二是普通金剛石鉆進(jìn)，三是金剛石繩索取心鉆進(jìn)。

根據(jù)地層特點(diǎn)與典型鉆孔設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，分層鉆進(jìn)技術(shù)設(shè)計(jì)等三個(gè)井段：

一是第四系地層開孔井段：松軟地層沖積層、堆積層或松散的砂土層開孔時(shí)，使用普通硬質(zhì)合金鉆進(jìn)。鉆孔坍塌嚴(yán)重時(shí)，可從孔口灌注稠泥漿或分段投入粘土球，搗實(shí)后再鉆進(jìn)，也可使用聚丙烯酰胺低固相泥漿護(hù)壁。鉆進(jìn)預(yù)定深度后，及時(shí)下入孔口套管。二是鉆孔穿透第四系松軟地層下入孔口套管后，換徑φ110口徑普通金剛石鉆進(jìn)方法，鉆至堅(jiān)硬基巖后，下φ108技術(shù)套管，等鉆孔主孔段進(jìn)行繩索取心鉆探作技術(shù)保證。三是鉆進(jìn)到堅(jiān)硬基巖，入下φ108技術(shù)性套管護(hù)壁后，由孔深20米左右直至終孔的主井段，采用S75繩索取心鉆進(jìn)。

開孔○/150mm鉆進(jìn)用短鉆具采用干鉆方法，干燒法取心；○/146mm套管下完后換○/110mm金剛石鉆頭，○/108mm鉆具長(zhǎng)為2米，單管鉆進(jìn)，當(dāng)巖心采取率低或下回次不到底時(shí)，采用鋼絲合金鉆頭，撈取巖心；○/75mm徑采用S75繩索取心鉆具，雙管單動(dòng)，卡簧卡取巖心。

根據(jù)本礦區(qū)地層巖性特點(diǎn)，鉆孔沖洗液選用普通泥漿和低固相漿洗井。普通泥漿和低固相泥漿應(yīng)用的孔段分別為：鉆孔開孔和鉆進(jìn)到堅(jiān)實(shí)基石之前，硬質(zhì)合金和普通金剛石鉆進(jìn)的孔段采用普通泥漿。在下入第二層技術(shù)套管護(hù)壁后，使用S75金剛石繩索取心鉆進(jìn)孔段，采用低固相優(yōu)質(zhì)泥漿和無固相沖洗液。

護(hù)壁：采用分層護(hù)壁技術(shù)。在第四系松軟地層開孔孔段，應(yīng)用高粘度泥漿和套管護(hù)壁。在堅(jiān)硬基巖前普通金剛石鉆進(jìn)孔段，應(yīng)用優(yōu)質(zhì)泥漿和套管護(hù)壁S75繩索取心主孔段，應(yīng)用優(yōu)質(zhì)低固相泥漿護(hù)壁。堵漏：在局部破碎地層鉆空沖洗液嚴(yán)重漏失時(shí)，采用水泥護(hù)壁堵漏，灌注水泥前準(zhǔn)確掌握漏失層的深度和厚度和大致漏失量以及坍塌層的嚴(yán)重程度，應(yīng)用測(cè)漏儀測(cè)定漏失位置，必要時(shí)用井徑儀測(cè)量孔徑。

根據(jù)礦區(qū)地質(zhì)條件，在鉆孔開孔遇第四系地層時(shí)，采用單管、雙管單動(dòng)硬質(zhì)合金鉆具取心工具。在技術(shù)過度孔段采用單管、雙管金剛石鉆具取心。遇堅(jiān)硬基巖時(shí)，主孔段全部采用S75金剛石繩索取心鉆具，以保證巖心采取率達(dá)標(biāo)。實(shí)踐證明采取率達(dá)到90%以上，大大高于鋼粒、普通金剛石施工工藝。

首先回次進(jìn)尺應(yīng)控制在0.5m左右，在開孔時(shí)第四系采取干鉆法鉆進(jìn)及取心巖心采取率達(dá)100%?！?110mm徑鉆進(jìn)破碎層用自制鋼絲鉆頭取心，S75鉆具鉆進(jìn)時(shí)進(jìn)尺突然加快，立即減壓，小泵量繼續(xù)進(jìn)尺0.5m停鉆提內(nèi)管。轉(zhuǎn)該礦區(qū)普遍存在輕微漏失，有15%的孔中等漏失，輕微漏失孔段基本在30-80米，采取了無固相泥漿提高PAM和CMC加量，比正常提高30%即可，且保持住泥漿性能，通過24小時(shí)施工均達(dá)到很好效果，泥漿消耗量0.1m3/3米。中等漏失層采取了無固相泥漿PAM加量提高到正常的2倍，泥漿粘度達(dá)30秒，比重1.06，以巖粉在循環(huán)過程中能沉淀為標(biāo)準(zhǔn)。檢測(cè)方法是用手撈取進(jìn)入原池泥漿無巖粉或含砂率小于4%為宜，在JZK204-1、JZK107-1取得好效果，泥漿消耗量降到0.1m3/3m。

打撈內(nèi)管，二次投入內(nèi)管，差2.50m不到位，且掃孔泵壓升高。為泥狀巖層，手搓成粉末狀，確定此層易坍塌，處理方法：①無固相泥漿變普通泥漿。②S75鉆具，換P75鉆具，S75鉆桿換60鉆桿，掃孔到底，然后進(jìn)尺，又換回S75鉆桿、鉆具。無固相泥漿正常鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)孔深。根據(jù)地層合理選擇鉆頭。鉆頭壽命長(zhǎng)，提大鉆次數(shù)少。本礦區(qū)使用胎體硬度HRC20-25圓弧型鉆頭，使用壽命最長(zhǎng)，一般常用此鉆頭，在軟層、均質(zhì)硬層進(jìn)尺效率均較好，在特硬層使用HRC10-15鉆頭效果好（石英含量80%）。巖心鉆探泥漿凈化至關(guān)重要，泥漿凈化的干凈，能避免燒鉆和提高鉆頭壽命及鉆具鉆桿的壽命，同時(shí)也減少換漿而節(jié)約材料。我們?cè)诿總€(gè)孔開鉆前都進(jìn)行泥漿循環(huán)系統(tǒng)規(guī)范化管理，總長(zhǎng)大于15m，形狀為“字形，且每個(gè)拐角處挖一個(gè)0.40m深0.50m直徑的圓坑，每隔3m加一個(gè)擋板，坡度為1/80-1/100槽深0.25m，槽寬0.25m一個(gè)沉淀池。一個(gè)原池，體積為1m3。每班測(cè)含砂率三次，含砂率近4%時(shí)，立即更換泥漿。

本礦區(qū)施工的7個(gè)鉆孔普遍存在沖洗液漏失現(xiàn)象，有的鉆孔漏失嚴(yán)重，一直在頂水鉆進(jìn)。對(duì)于沖洗液的漏失，一是地層的因素，有破碎帶和裂隙，消耗沖洗液；二是套管深度不夠，底部密封不嚴(yán)，從管外跑水。建議以后施工遇到?jīng)_洗液消耗嚴(yán)重時(shí)，要及時(shí)調(diào)整沖洗液性能，加大聚丙烯酰胺用量提高粘度，封堵巖石中的較小裂隙，減少?zèng)_洗液的消耗；套管要坐到完整的巖石上，在下套管前必須投入粘土球，以把套管坐實(shí)封嚴(yán)，防止上部孔段及套管外跑水。巖心堵塞的主要原因是所鉆地層巖石片理較發(fā)育，鉆進(jìn)過程中巖心容易破碎，碎屑卡在卡簧座和鉆頭內(nèi)臺(tái)階之間。防止巖心堵塞一是內(nèi)管與鉆內(nèi)臺(tái)階的間隙合理，在4-6mm；二是采用SZS-75型液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆具進(jìn)行沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，來提高鉆進(jìn)效率，緩解鉆孔彎曲，降低成本，增長(zhǎng)回次進(jìn)尺，減輕巖心堵塞和提高巖心采取率。

地層原因:6-50米之間巖層為硅化很強(qiáng)，不規(guī)則的塊狀角礫熔巖硬，進(jìn)尺時(shí)水沖擊后成巖粉，只剩硅化塊狀的50%，所以采取率不夠;該地層雖然很軟但存在硅化很硬的不規(guī)則的塊狀物，容易出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，操作人員經(jīng)驗(yàn)不足判斷不準(zhǔn)確，已經(jīng)堵塞還在鉆進(jìn)，致使巖心推沒或不足。之所以能進(jìn)尺，是巖石松軟，鉆壓大。施工中必須解決該區(qū)復(fù)雜地層存在技術(shù)問題，這些巖石可鉆性在6-12級(jí)，巖石節(jié)理發(fā)育，構(gòu)造破碎帶及斷層較多并變化頻繁，巖芯采取率和鉆進(jìn)效率較低，鉆孔不同程度的存在塌、掉、漏等問題。為此，鉆孔施工中應(yīng)正確處理鉆孔穩(wěn)定、下套管工藝、提高采取率、提高鉆進(jìn)效率等問題，以實(shí)現(xiàn)鉆探生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、安全。超級(jí)秘書網(wǎng)：