空气潜孔锤钻进技术矿山钻探在施工中的应用

2020-11-28何文，张航

世界有色金属 2020年17期

何文，张航

（云南省有色地质局三0八队，云南个旧 661000）

结合以往勘查资料，综合分析矿山钻探施工工作区地质特征。本次矿山钻探施工设计坐标由矿方在施工地点实测后确定[1]。工程质量要求为：钻孔终孔后下入直缝焊管，潜孔锤钻进不需要在缝隙间采用堵漏材料填充护壁；终孔后提供准确的孔底坐标，位移偏差不大于2.5m；套管接口处进行焊接，加焊加强筋，保证密封性；工作管及护壁管的选择及安装必须满足质量要求。本工程2个瓦斯抽放钻孔的结构、套管规格、质量及技术要求均相同，其施工工艺基本相同，本设计以单个钻孔为例。为实现矿山钻探在施工高精度的需求，将空气潜孔锤钻进技术应用在矿山钻探在施工方面。空气潜孔锤钻进技术是在潜孔锤钻进技术的基础上研发而来的，无论是在国内还是国外都取得了良好的应用效果。本文以此为研究依据，提出空气潜孔锤钻进技术矿山钻探在施工中的应用研究，致力于提升矿山钻探在施工的安全性，为矿山钻探在施工的持续发展提出专业的技术指导。

1 基于空气潜孔锤钻进技术的矿山钻探施工方法

在本文设计的基于空气潜孔锤钻进技术的矿山钻探施工方法中，必须预先明确空气潜孔锤钻进的施工原理[2]。空气潜孔锤钻进示意图，如图1所示。结合图1所示，针对空气潜孔锤钻进技术在矿山钻探施工中的两点重要流程进行详细分析。具体内容，如下文所示。

图1 空气潜孔锤钻进示意图

1.1 设计矿山钻探钻孔结构

在利用空气潜孔锤钻进技术对矿山钻探进行施工时，首先要具备一定针对性的，设计合理的矿山钻探钻孔结构。通常情况下，针对矿山钻探施工应选择三种不同钻孔型号的空气潜孔锤，用于对不同钻孔结构钻探。结合表层套管、技术套管，当空气潜孔锤在矿山位置开孔并钻到表十层以下的基岩位置时，或钻探设备达到一定深度时，下入表层套管；当矿山深度较大，且矿山中含有易塌、易漏、高压、含盐等地层时，下入技术套管结构可以起到将地层隔离并保护井身的效果，从而进一步防止在矿山钻探施工的过程中上部复杂开采区地层对下部施工的影响[3]。

同时，在钻孔的下部应配备性能良好的冲洗液，从而防止出现深孔堵漏的问题。基于空气潜孔锤钻进技术的钻探钻孔结构设计是钻探工程施工的关键，同时也是提高钻探效率、降低钻探成本的关键步骤。空气潜孔锤钻进钻孔结构示意图，如图2所示。

图2 空气潜孔锤钻进钻孔结构示意图

结合图2所示，用空气潜孔锤绳索取心裸孔钻进到深孔终点处，完成矿山钻探钻孔结构布置[4]。

1.2 矿山钻探施工操作要点

①场地平整。钻进前先勘查场地是否平整，方便桩机移动；对局部软弱部位进行回填，确保矿山钻探场地稳固，钻进作业时不会发生偏移；②桩位测量定位。接收钻探测量控制点、基准线、水准点等相关数据资料，与测量工作人员共同校测测量精度；测点放样前，做好业内准备工作，校正仪器设备，制定钻探施工方案；③引孔装机的安装与调试。引孔钻机就位后，采用液压系统调平，用水平尺校正水平度。设备安装就位后，将潜孔锤钻头对准桩位，保持桩尖与桩位中心重合，将桩机调平，确保在钻孔中不能发生偏移；④引孔。桩机就位后，将潜孔锤钻头对准桩位并调好垂直度，引孔过程中，控制潜孔锤下沉速度，检查钻具是否有挤偏现象，出现异常情况分析原因，及时采取措施；⑤孔口清理。引孔过程中，空压机产生的压缩空气可作为洗井介质，将潜孔锤破碎的岩屑带出孔内，堆积在孔口，派专人对孔口进行清理，清理出的岩屑呈颗粒状，集中外运；⑥引孔穿透硬质矿层。引孔中注意观察钻进速度和孔口岩屑排出情况，按施工要求引孔深度控制引孔标高位置，当引孔满足预应力要求时，停止引孔，拔出钻具，设备正常运行，边锤击、边旋转，使孔内岩屑顺利排出。

2 实例分析

2.1 实验准备

为构建实验，实验对象选取某正在施工的矿山。施工区域岩层倾向156°～186°，倾角在56°～69°左右，线路沿线没有断层通过，岩体受应力作用相对微弱，且岩体层面层间结合较差，存在薄层状泥化现象。分别使用传统施工方法以及本文设计施工方法进行实验，设置传统的施工方法为实验对照组[5]。依照矿山钻探施工要求，规范施工流程。在保证不受到外部环境干扰的条件下，使用本文设计的施工方法对大口径钻孔进行施工，设计4个监测点。记录监测点的稳定承载力，定义该组为实验组。再使用传统的施工方法进行施工，记录稳定承载力，定义该组为对照组。将实验数据进行对比，进而判断两种施工方法的施工质量。