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金矿复杂地层深部地质钻孔结构设计

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摘要:随着我国对矿产资源需求量的不断增加,钻探技术随同着地质探矿、勘察事业的开展得到了更多的重视。针对这一现象,提出金矿复杂地层深部地质钻探的钻孔结构设计。首先,从金矿复杂地层深部地质钻探的钻孔工艺技术研究钻探的钻孔结构。而后,为实现钻探的钻孔偏斜控制采用全角半距法可准确、方便地计算钻孔实际偏斜距离。

关键词:金矿复杂地层;深部地质;钻探;钻孔结构

金矿复杂地层深部地质详细勘察的勘探深度要从基础底面算起,是可以满足设计要求的深度。金矿复杂地层的深度不是一个长度的概念,可以理解为高程。在实际勘察时,并不会提前知道勘察深度的,因为不知道持力层的具体所在位置。所以要从地面开始钻探,一直钻到认为可以作为持力层的地方为止。由于传统钻探设备,为钻头链接在钻杆上的钻具,钻头通过钻杆转动而钻进。在深孔钻探时,一是钻杆在深孔变形,二是动力难以传送到深部,三是孔内事故多,四是更换钻头需提出所有钻杆。另一方面,金矿复杂地层深部地质钻探每根钻杆直径大概100mm,所以钻孔直径也大致相近。随着套管的逐渐下入,即便现在进行普通的地质钻探,要想保证钻杆竖直而不偏斜也是很困难的。因此,传统钻探设备难以打更深的孔。基于金矿复杂地层深部地质钻探的要求,必须要转变深孔钻探思维,优化钻孔的结构设计。

1金矿复杂地层深部地质钻探的钻孔结构改进设计

根据金矿复杂地层深部地质特点,对钻孔结构改进设计的要求越来越高。考虑到前期的施工经验,钻孔设计一般在三级钻孔结构的基础上预留一级。在130mm处进行开孔,穿过覆盖层下入127mm套管,然后采用拟l10mm口径钻进穿透上部破碎地层,下入108mm套管,当遇到金矿复杂地层深部地质普通方法无法处理,可扩备用孔径96.5mm[1]。设计钻孔工艺结构如图1所示。对于优化后的钻孔结构改进设计,在增加备用孔径的基础上精准控制钻孔的钻压值。金矿复杂地层深部地质岩石的研磨性、可钻性,金刚石钻头的粒度,都会影响钻孔精度,降低钻头寿命,甚至使钻头折断。在一定的范围钻进速度会随着钻压的增加而提升,妨碍作业,引起钻头折损或阻碍切削液进入孔内。面对以上情况,可分别或联合采用增大进给量、断续进给、修磨横刃等方法提高钻进效率的同时降低钻头消耗。消除因钻压值引起的问题。与此同时,短碎的铁屑使冷却液更容易流至钻尖,进一步改善了加工过程中的散热效果和切削性能。而且因为新增的备用孔径穿了钻头的整个沟槽,经过多次修磨之后依然能够保持其形状和功能。除上述功能改善外,值得一提的是该设计强化了钻体的刚性,显著地增加了单次修磨前钻孔的数量。扩孔是钻孔结构改进设计优化的必然选择。刀夹的摆动对孔径和孔的定位精度影响很大,因此当刀夹磨损严重时应及时更换新刀夹。钻削小孔时,摆动的测量及调整均较困难,所以最好采用刃部与柄部同轴度较好的粗柄小刃径钻头。使用重磨钻头加工时,造成孔精度下降的原因多是因为后面形状不对称所致。控制刃高差可有效抑制孔的切扩量。钻孔的精度主要由孔径尺寸、位置精度、同轴度、圆度、表面粗糙度以及孔口毛刺等因素构成[2]。

1.2金矿复杂地层深部地质钻探的钻孔偏斜控制

考虑到金矿复杂地层深部地质的硬性条件,地下可能有刚性的地层也可能有韧性的底层,底层分布很复杂,高温高压,这些不但提升了钻探的难度,也造成钻探钻孔偏斜的原除此之外,勘查人员还要提高自身的勘查技术能力,尽量避免重复勘查,保证在不破坏矿山生态环境条件下,取得精准的水工环地质勘查结果。

1.3随时注意环境保护工作

水工环地质勘查是一个周期性长且进程缓慢的地质勘探工作,在这个过程中,需要每一个工作人员要具有较高的环境保护意识,时刻注意对勘查区域的自然环境保护工作。以前在水工环地质勘查中环境保护不被重视,为了获取到有利的勘查结果,使用不合理的物探方法以及物探材料,导致矿山以及周边的植物、动物等栖息环境遭到严重破坏,所以在水工环地质勘查中要将生态环境保护放在首要位置,禁止使用不环保的勘查材料、工具等[3]。如果在勘查过程中出现环境异常情况,工作人员要立刻停止一切的水工环地质勘查工作,待查明原因和采取挽救措施生态环境恢复之后,再继续进行勘查工作。

1.4妥善处理勘查中产生的废弃物

水工环地质勘查过程中会产生大量的生活及生产垃圾,除了会对矿山生态造成环境污染外,还会产生噪声污染,所以在所有水工环地质勘查工作结束之后,要妥善处理勘查中产生的固体、液体、噪声等废弃物垃圾。在勘查过程中尽量减少矿区地下水的用量,保持勘查区域的水系平衡,对于产生的废水要经过合理处理之后才能排放。对于一些可以自然分解的固体垃圾,可以在当地进行深坑土埋的方式处理;对于不能自然分解的固体垃圾,需要集中焚烧处理。在水工环地质勘查工作之前,需要在矿山周围进行大规模植树,将勘查区与周围居民区分隔开来,以此来减少勘查产生的噪声污染。

1.5完善生态环境补偿制度

水工环地质勘查过程中会不可避免的破坏自然生态环境,而且生态环境一旦遭到破坏,要想恢复到原有的自然状态下,需要进行大量的修复工作,而且是长时间的。所以要立刻完善水工环地质勘查生态环境补偿制度,将该制度严格落实到实际勘查的每一个程序中,而且在勘查结束后要立刻进行生态环境修复工作,保证勘查区域的生态环境平衡。除此之外,还要完善《环境保护法》以及《自然环境保护条例》等法律法规,勘查人员要严格循序法律制度开发水工环地质勘查研究活动,促进工业经济可持续发展。

2结语

生态环境保护大背景的下水工环地质勘查要提高对环境保护的重视,是社会发展的必然趋势,同时也是推动工业经济可持续发展的重要条件。在实际勘查过程中,通过有效的生态环境保护措施,减小对自然环境的影响,实现经济与环境共赢的发展目标。

参考文献

[1]汤宜洋,王林峰,彭智博.河南庄金矿矿区水工环境地质研究[J].中国锰业,2017,2(2):67-68.

[2]刘永中.探究当前水工环地质勘察中的技术及其应用范围[J].西部资源,2017,24(3):161-163.

[3]罗伟.环境保护大背景下水工环地质勘察工作要点分析[J].低碳世界,2017,15(36):159-161

作者:于保国 单位:河北省地矿局第四地质大队

金矿复杂地层深部地质钻孔结构设计责任编辑:张雨    阅读:人次
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