對河南省深部探礦設(shè)備與施工若干問題的思考

1、一、對河南省深部探礦設(shè)備與施工技術(shù)若干問題地思考讀者對象：河南省國土資源廳、地礦局、地勘單位負(fù)責(zé)地質(zhì)找礦、探礦決策地領(lǐng)導(dǎo), 地質(zhì)、探礦技術(shù)人員完稿時(shí)間： 2009 年 3 月提示：從地質(zhì)勘查導(dǎo)報(bào)上得知, 在近年地地質(zhì)找礦中, 山東、河北、遼寧三省都在10002000M 地深部找到了大礦, 這無疑是新一輪地質(zhì)找礦地突破, 而河南省至今進(jìn)展不大 .據(jù)說河南省國土資源廳、地礦局、地勘單位地有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和地質(zhì)技術(shù)人員,都想在深部找礦中有所作為 , 為此年近七十地作者（曾任河南省地礦局第三地質(zhì)探礦隊(duì)總工程師多年, 教授級探礦高級工程師）收集了大量資料, 并結(jié)合自己多年從事探礦技術(shù)工作地實(shí)踐, 編寫近一個(gè)月時(shí)

2、間 , 寫出了對河南省深部探礦設(shè)備與施工技術(shù)若干問題地思考一文, 希望推薦給河南省國土資源廳、地礦局和地勘單位地有關(guān)領(lǐng)導(dǎo), 以助決策；同時(shí)推薦給熱心于地質(zhì)找礦探礦地一代新人 , 以利實(shí)踐 . 用作者自己地話說：“這篇文章, 能否對我省地深部探礦工作有一定參考價(jià)值 , 僅僅是個(gè)人地心愿, 是一個(gè)從事數(shù)十年地質(zhì)探礦工作者對社會、對新一代找礦探礦人地交待 . ”正文：一前言多年沒有寫過這類大文章了, “不在其位 , 不謀其政”是先人告誡我們地祖訓(xùn), “退休”就是要退下來好好休息 . 但隨著找礦人春天地到來, 不少老一代地質(zhì)工作者, 都已經(jīng)年近古稀 ,又重操舊業(yè) . 蒙河南省地礦局第一地質(zhì)調(diào)查隊(duì)和河南

3、中礦能源有限公司領(lǐng)導(dǎo)地關(guān)照, 也給我一次發(fā)揮余熱地機(jī)會 , 聘我協(xié)助管理探礦生產(chǎn)和探礦技術(shù)工作, 轉(zhuǎn)眼已經(jīng)三年 , 讓我從中了解到一些找礦、探礦信息 .作為一名老地質(zhì)探礦工作者, 自然憑著這點(diǎn)余熱 , 又燃起了眇眇細(xì)焰. 職業(yè)地敏感 , 使我又一次關(guān)心起找礦和探礦 .在河南省地老地質(zhì)探礦技術(shù)人員中, 目前關(guān)心找礦與探礦 ,并在發(fā)揮余熱者, 已屈指可數(shù)；關(guān)心探礦 , 且又關(guān)心探礦施工技術(shù)者, 更是廖若晨星 . 在這些晨星中 , 愿意提起筆來作這類大塊文章者 , 估計(jì)只有這一位不自量地老朽了. 新一代地質(zhì)探礦技術(shù)人員, 一是出現(xiàn)了空白；二是由于種種原因 , 愿意作這類大塊文章者不多 .出于這一考慮

4、 , 總覺得自己有義務(wù), 對我省地深部探礦設(shè)備與施工技術(shù)兩個(gè)方面, 敞開思想, 談出自己所能思考到地問題 .這篇文章 , 能否對我省地深部探礦工作有一定參考價(jià)值, 僅僅是個(gè)人地心愿, 是一個(gè)從事數(shù)十年地質(zhì)探礦工作者對社會、對新一代找礦探礦人地交待. 因此在編著這篇文章地過程中 , 身上仍涌動(dòng)著股股熱流；在完成這篇文章之后, 又感到前所未有地欣慰 .從題目上可以看出, 主要還是針對河南省地. 因?yàn)?, 河南省地深部探礦工作有他自身地特殊性 , 其特殊性將在后面地篇幅中專題論述.二深部探礦地概念和深孔現(xiàn)狀1. 深部探礦地概念深部探礦 , 隨著時(shí)代和科學(xué)技術(shù)地發(fā)展, 及國家經(jīng)濟(jì)實(shí)力地提高,應(yīng)當(dāng)一直把

5、它作為一個(gè)相對概念 . 因?yàn)?, 鉆孔（井）深度 , 在歷史上不同時(shí)代、科學(xué)技術(shù)水平與國家經(jīng)濟(jì)實(shí)力地條件下 , 其鉆孔（井）深度亦不同. 上個(gè)世紀(jì) , 由于我國科學(xué)技術(shù)與國家經(jīng)濟(jì)實(shí)力地限制, 老一代地地質(zhì)工作者 , 包括我們地上層領(lǐng)導(dǎo) , 考慮地和從事地均為淺部找礦與探礦. 建國六十年 ,特別是近三十年 , 作為一個(gè)大國 , 隨著國家經(jīng)濟(jì)實(shí)力地增強(qiáng), 已明顯感到資源量不足, 今天深部找礦與探礦地光榮使命, 已歷史性地落在新一代地質(zhì)工作者地肩上.不同礦種 , 所要求地鉆孔（井）深度亦不同. 油氣勘探數(shù)千 M地鉆孔（井）很普遍 , 我國在油氣勘探中 , 一般概念 , 深度超過 3000M為深孔 ,

6、 深度超過5000M為超深孔 .1974年在我國就曾施工過一個(gè) 7175M 地油氣井（川基1 號井） . 而金屬礦 , 機(jī)械巖心鉆探 , 在我國到目前為止 , 也很少見到超過2500M 地鉆孔 . 據(jù)有關(guān)資料記載 ,1983 年化工部地質(zhì)勘探公司鉀鹽地質(zhì)大隊(duì)在江蘇北部 , 采用日本TXL-IE 鉆機(jī) , 和 TV 系列繩索取心鉆具, 施工過一個(gè)2503.86M地鉆孔 . 鉀鹽雖不屬金屬礦 , 但作為機(jī)械巖心鉆探 , 目前在我國還是最深地鉆孔. 地質(zhì)礦產(chǎn)部于 1979 年從日本引進(jìn)5 臺套 TXL-IE 鉆機(jī) , 分別在山東省大汶口和蘇北沉積盆地施工6 個(gè)深孔, 以便作出鉀鹽地地質(zhì)評價(jià), 總鉆探

7、進(jìn)尺11972.38M, 平均孔深 1995.40M.其中： 3 個(gè)鉆孔均超過 2300M,分別為 2300.12M、 2351.97M、 2370.32M.2. 深孔現(xiàn)狀近年很少關(guān)心 , 也很少看到這方面地資料. 就巖心鉆探而言 , 據(jù)1988 年以前地資料（由于種種原因 , 實(shí)際我國地探礦設(shè)備和技術(shù), 自 1988 年以來沒有大地進(jìn)步）：南非： 在金礦勘探中 ,1983 年采用超深鉆機(jī) , 施工過 4576.80M 地鉆孔；日本： 在金屬地質(zhì)勘探中, 施工過 3030M地鉆孔；中國： 在鉀鹽勘探中 , 采用日本 TXL-IE鉆機(jī) ,1983 年施工過一個(gè)2503.86M 地機(jī)械巖心鉆孔；3

8、. 近年國內(nèi)進(jìn)展A. 山東省地質(zhì)六隊(duì)：a. 在山東萊州 , 焦家新城金礦帶, 布孔 48 個(gè) , 平均孔深 1074M,最深 1560M,探明儲量103 噸. （摘自 2008.10.24 地質(zhì)勘查導(dǎo)報(bào)）b. 在山東萊州 , 三山島金礦帶（渤海灣）進(jìn)行深部探礦, 最深鉆孔1950M,探明儲量 51噸.B 山東省物化探地質(zhì)勘查院：位在山東省濟(jì)寧市兗州彥店, 在埋深25.9731.72 , 厚度 80.46190M,10202200M,進(jìn)行深部探礦 , 找到是 50 年來山東省地礦局地最大成果10 億噸地鐵礦 , 品, 鉆孔最深2200M.（摘自地質(zhì)勘查導(dǎo)報(bào)）C近兩年三個(gè)省地深部探礦鉆孔紀(jì)錄（見下

9、頁表）D. 河南省最深地機(jī)械巖心鉆孔（略 , 手中無資料 , 據(jù)說金屬礦地機(jī)械巖心鉆探不超過1600M）山東、河北、遼寧三省深部鉆孔紀(jì)錄日期單位鉆孔深度礦區(qū)基本情況07 年河北地質(zhì)四隊(duì)1905.80承德 M24礦區(qū)釩鈦磁鐵礦08山東地質(zhì)四隊(duì)1832.50兗州彥店鐵礦08.7山東地質(zhì)三隊(duì)1986.88兗州彥店鐵礦08.7.15河北地質(zhì)四隊(duì)2001.42承德 M24礦區(qū)釩鈦磁鐵礦08.9.3遼寧地質(zhì)八隊(duì)2010.38本溪臺溝80 度斜孔鐵礦08.9.5河北地質(zhì)四隊(duì)2010.26承德 M24礦區(qū)釩鈦磁鐵礦08.11.25山東地質(zhì)三隊(duì)2046.02本溪臺溝80 度斜孔鐵礦08.12.10山東正袁煙臺分

10、院2060.50三山島金礦金礦注：上表資料摘自2009 年 2 月 10 日地質(zhì)勘查導(dǎo)報(bào)三深部探礦地設(shè)備1. 國內(nèi)深部探礦設(shè)備現(xiàn)狀目前 , 我國在金屬礦中采用地機(jī)械巖心鉆探方法 , 主要以金剛石回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)方法為主 , 因此國產(chǎn)機(jī)械巖心鉆探鉆機(jī)也以金剛石回轉(zhuǎn)鉆機(jī)為主 . 由于歷史地原因 , 上個(gè)世紀(jì)五、六十年代, 我國以引進(jìn)或仿造原蘇聯(lián)地鉆機(jī)為主 , 后來研制成功東風(fēng) -1000M 鉆機(jī)（即 XU-1000 地前身, 現(xiàn)在稱 XY-4 型鉆機(jī)） , 所以在往年地機(jī)械巖心鉆探施工中 , 很少有超過 1000M 地鉆孔 , 當(dāng)前全國在用地鉆機(jī)80以上均為XY-2(300M 鉆機(jī) ) 、 XY-4（ 1

11、000M 鉆機(jī)） , 或?qū)嶋H鉆進(jìn)深度與此相同地其它型號鉆機(jī)；部分礦區(qū)中, 采用了XY-5(1500M 鉆機(jī) ) 、個(gè)別鉆孔采用了XY-6（2000M 鉆機(jī)）和數(shù)量有限地進(jìn)口鉆機(jī).不難看出, 到目前為止, 這些鉆探設(shè)備絕大部分是用于淺部礦體地, 河南省地機(jī)械巖心鉆探設(shè)備也大體如此. 在某種程度上, 可以說還落后于其它省, 在其它省近年不斷出現(xiàn)機(jī)械巖心鉆探深孔紀(jì)錄時(shí), 至今未看到我省地機(jī)械巖心鉆探深孔紀(jì)錄.2. 鉆機(jī)地實(shí)際生產(chǎn)A XY-4型鉆以XY-4型鉆機(jī)為例, 又稱千M 鉆機(jī) , 不少人都認(rèn)為可以鉆進(jìn)1000M,這一認(rèn)識并不錯(cuò), 可是鉆進(jìn) 1000M是有前提地 , 即在采用 42mm鉆桿地前提

12、下 , 可以鉆進(jìn) 1000M；采用 50mm地鉆桿、 55mm和 71mm地繩索取心鉆桿 , 都不能按 1000M 考慮 . 后來廠家又生產(chǎn)出 XY-4型加強(qiáng)鉆機(jī) , 即 XY-42、 XY-44 型鉆機(jī) , 廣告上出現(xiàn) XY-42 地鉆進(jìn)深度到 1200M；XY-44 型地鉆進(jìn)深度到 1400M.從派生出 XY-42、 XY-44 型鉆機(jī)地動(dòng)向看出 , 這一輪地地質(zhì)找礦需要深孔鉆機(jī) .B XY-4 型鉆機(jī)地生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)河南三隊(duì)若干年以前曾進(jìn)行過東風(fēng)-1000M 鉆機(jī)（即 XU-1000 型、 XY-4 型鉆機(jī)地前身）生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)（鉆機(jī)在研制過程中必須進(jìn)行地現(xiàn)場實(shí)驗(yàn), 以測試鉆機(jī)各機(jī)械系統(tǒng)性能、部件地

13、適應(yīng)能力和在正常工作條件下實(shí)際可達(dá)到地鉆進(jìn)深度）, 在生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)中確實(shí)超過了1100M,但那是在計(jì)劃經(jīng)濟(jì)地條件下, 不惜一切代價(jià)地做法. 采用 42mm地鉆桿 , 孔深超過1000M,鉆機(jī)已經(jīng)不能正常工作, 輔助時(shí)間大幅度增加 , 鉆機(jī)出現(xiàn)不正常損壞 , 起下鉆剎車冒煙, 一邊澆水一邊才能堅(jiān)持工作 .C. XY-4 型鉆機(jī)地實(shí)際生產(chǎn)能力鉆機(jī)地實(shí)際生產(chǎn)能力, 應(yīng)當(dāng)是在鉆機(jī)可以正常工作地條件下所能達(dá)到地能力. 如果說XY-4 型鉆機(jī)采用 42mm 鉆桿（一般指內(nèi)平鉆桿, 內(nèi)加厚鉆桿為 43mm）可以達(dá)到鉆進(jìn)1000M 地實(shí)際能力；采用50mm地鉆桿（一般指內(nèi)平鉆桿, 內(nèi)加厚鉆桿為 53mm） , 鉆

14、機(jī)地實(shí)際能力則降至700M（廣告中最深850M,只能作參考） . 因?yàn)?42mm地內(nèi)平鉆桿每 M 重4.56kg, 而 50mm地鉆桿每 M重 6.04kg, 鉆機(jī)地實(shí)際生產(chǎn)能力, 即鉆進(jìn)深度 , 是根據(jù)鉆機(jī)立軸地最大扭矩確定地, 也是在研制過程中通過生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)標(biāo)定地.XY-4 型鉆機(jī)地最大扭矩為2.64KN.m( 千牛 .M), 有地生產(chǎn)廠家為2.86 KN.m(千牛 .M). 鉆桿地每 M重量越重 , 負(fù)荷就越大 ,在鉆進(jìn)中加在鉆機(jī)立軸上地扭矩就越大. 要求地鉆孔口徑越大, 鉆桿就必須相應(yīng)加粗 , 繩索取心鉆進(jìn)更是如此 . 所以 , 在鉆機(jī)立軸地最大扭矩不變地情況下, 鉆機(jī)地實(shí)際鉆進(jìn)深度是由

15、鉆具地重量決定地. 目前在生產(chǎn)現(xiàn)場, 很少有人采用42mm鉆桿 , 多采用50mm地鉆桿, 所以XY-4 型鉆機(jī)地實(shí)際生產(chǎn)能力只能按700M考慮 .D XY-4 型鉆機(jī)用于繩索取心現(xiàn)在 , 大部分施工鉆機(jī)采用地多為繩索取心鉆具, 深部探礦也必須采用繩索取心鉆進(jìn), 甚至采用不起鉆換鉆頭、鉆具地先進(jìn)工藝, 以減少起下鉆具地輔助時(shí)間, 保持鉆孔地穩(wěn)定性. 而繩索取心鉆桿地每M 重：75mm口徑地繩索取心鉆桿（71×5mm）地每M 重： 8.14kg；59mm口徑地繩索取心鉆桿（55× 4.75mm）地每M重： 6.16kg；也就是說59mm口徑繩索取心鉆桿地每M重量6.16kg,

16、還略高于50mm地普通鉆桿每M重量 6.04kg.XY-4 型鉆機(jī)地實(shí)際生產(chǎn)能力, 采用59mm口徑地繩索取心鉆進(jìn), 也只能按700M考慮 .E對XY-5 、 XY-6 型鉆機(jī)實(shí)際生產(chǎn)能力地考慮從以上對XY-4型鉆機(jī)實(shí)際生產(chǎn)能力地論述中可以推算, 若采用59mm口徑地繩索取心作為終孔口徑（全國危機(jī)礦山接替資源找礦工程管理辦公室技術(shù)管理處規(guī)定地最小終孔口徑）： XY-5 型鉆機(jī)（即1500M 鉆機(jī)）地實(shí)際生產(chǎn)能力 , 只能按1200M 考慮 （據(jù)說也有過1500M 地紀(jì)錄）； XY-6型鉆機(jī)（即 2000M 鉆機(jī)）地實(shí)際生產(chǎn)能力, 只能按 1600M 考慮 （雖然目前已經(jīng)有 2046.02M 地

17、紀(jì)錄：山東省地質(zhì)局第三地質(zhì)大隊(duì)在遼寧本溪某鐵礦區(qū),2008 年12 月結(jié)束一個(gè)終孔孔深為2046.02M 地鉆孔） . 往年在研制地過程中 ,XY-5 型鉆機(jī)曾進(jìn)行過生產(chǎn)實(shí)驗(yàn) , 但是否進(jìn)行過1500-1800M 生產(chǎn)實(shí)驗(yàn) , 尚不清楚 .XY-6型鉆機(jī)在研制過程中 , 并沒有進(jìn)行過 2000-2400M 地現(xiàn)場生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)（至今國內(nèi)也沒有采用XY-6 型鉆機(jī)進(jìn)行金剛石機(jī)械巖心鉆探 , 鉆孔深度2400M 地紀(jì)錄） , 所以把 XY-6 型鉆機(jī)地鉆進(jìn)深度在廣告上標(biāo)到2400M,是缺乏科學(xué)依據(jù)地, 在深部探礦設(shè)備地選擇中 , 更不可以作為依據(jù) .F. 考慮鉆機(jī)實(shí)際生產(chǎn)能力不可忽略地重要因素XY-4、

18、 XY-5、 XY-6三種型號地鉆機(jī) , 過去都分別出現(xiàn)過1000M1500M、2000M 地生產(chǎn)紀(jì)錄, 說明都已經(jīng)達(dá)到了鉆機(jī)地設(shè)計(jì)能力, 為什么在考慮鉆機(jī)地實(shí)際生產(chǎn)能力時(shí), 不按照這些生產(chǎn)紀(jì)錄去考慮呢？我們還是從“鉆機(jī)地實(shí)際生產(chǎn)能力 , 應(yīng)當(dāng)是在鉆機(jī)可以正常工作地條件下所能達(dá)到地能力”地定義中去說明這一問題 .鉆機(jī)地工作環(huán)境, 不僅僅是理想地完整地層、巖石級別不高、清水加潤滑液鉆進(jìn). 在我國我省礦床類型甚多, 地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜 , 地質(zhì)巖心鉆探在生產(chǎn)中采用泥漿作沖洗液地地層, 多于采用清水加潤滑液地地層, 深部探礦不可能只選擇清水加潤滑液地地層布孔. 泥漿地“粘度”是保證順利通過復(fù)雜地層地重要性

19、能指標(biāo)之一, 但也是增加鉆桿摩擦阻力地主要因素.在同樣地鉆孔深度鉆進(jìn), 采用清水加潤滑液作沖洗液, 轉(zhuǎn)速可開到 800 轉(zhuǎn) / 分；而采用泥漿作沖洗液 , 由于摩擦阻力地原因, 轉(zhuǎn)速可能只能開到500 轉(zhuǎn) / 分 . 在深部探礦中 , 隨著鉆孔地不斷加深 , 采用泥漿作沖洗液地鉆孔, 自然限制了鉆機(jī)在正常工作條件下地鉆進(jìn)深度.所以,在選擇深部探礦鉆機(jī)時(shí) , 鉆機(jī)地工作環(huán)境是考慮鉆機(jī)實(shí)際生產(chǎn)能力不可忽略地重要因素.3. 深部探礦設(shè)備地選型A. 設(shè)備選型地前提條件：a. 用于金屬礦山深部探礦（或非金屬礦山）；b. 采用金剛石機(jī)械巖心鉆探技術(shù)；c. 鉆孔終孔口徑不小于 59mm(或 56mm)；d.

20、 設(shè)備在地質(zhì)設(shè)計(jì)地鉆孔孔深范圍內(nèi)可正常工作；e. 中途不可再考慮更換設(shè)備 , 并考慮深部探礦地探索性 , 即設(shè)計(jì)鉆孔加深地可能性 .B. 設(shè)備選型地定位按照設(shè)備選型地前提條件, 深部探礦設(shè)備地選型, 若立足于國產(chǎn)設(shè)備, 是目前深部探礦地突出矛盾 , 所以必須按照地質(zhì)設(shè)計(jì)鉆孔地孔深范圍進(jìn)行定位, 以免在鉆孔施工到一定深度后,造成不必要地被動(dòng).a. 如果將深部探礦地鉆孔深度設(shè)計(jì)在1000-1500M 地范圍內(nèi)可選用國產(chǎn)XY-6 型鉆機(jī)及配套設(shè)備, 盡可能不選用國產(chǎn)XY-5型鉆機(jī)及配套設(shè)備.b. 如果將深部探礦地鉆孔深度設(shè)計(jì)在1500-2000M 地范圍內(nèi)在 XY-7 型鉆機(jī)（即2500M鉆機(jī)）目前

21、國內(nèi)尚無廠家研制地情況下, 只能實(shí)驗(yàn)性地選用XY-6型鉆機(jī). 但是 , 采用泥漿作沖洗液, 當(dāng)鉆孔深度超過1600M 時(shí) , 要有鉆機(jī)不能正常工作地思想準(zhǔn)備, 或考慮選用進(jìn)口深部探礦設(shè)備.c. 如果將深部探礦地鉆孔深度設(shè)計(jì)在2000-2500M 地范圍內(nèi)目前不能說沒有國產(chǎn)鉆機(jī), XY-8型鉆機(jī) （即3000M 鉆機(jī)）廠家已經(jīng)研制出樣機(jī), 并投放市場 . 但是 , 畢竟還處在研制與實(shí)驗(yàn)階段, 還沒有進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)驗(yàn), 還不能作為深部探礦地成熟設(shè)備選用. 而且XY-8型鉆機(jī), 屬履帶鉆機(jī), 適用于在平原、丘陵作業(yè), 不適用于高山作業(yè), 當(dāng)前應(yīng)考慮選用進(jìn)口深部探礦設(shè)備.C設(shè)備選型中考慮地其它問題a.設(shè)備

22、選型地一般原則：首先根據(jù)鉆孔地設(shè)計(jì)目地、口徑、深度、角度、取心要求和安裝運(yùn)輸條件等, 確定鉆機(jī)地類型, 然后再按照所選定地鉆機(jī), 選擇與其配套地鉆塔、泥漿泵、動(dòng)力機(jī)等 .b.在設(shè)備選型允許地條件下, 盡量選擇重心較低, 變速范圍較寬, 立軸行程較大地鉆機(jī).c.盡量采用電力驅(qū)動(dòng), 并備有發(fā)電機(jī)組.d所選用地設(shè)備( 含配套設(shè)備),應(yīng)注意到廠家在研制過程中, 設(shè)備地最后定型, 是通過了國家組織地鑒定、行業(yè)組織地鑒定, 還是專家組織地鑒定？e. 廠家在研制過程中 , 是否在現(xiàn)場進(jìn)行過生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)？f 調(diào)研廠家所銷售同類設(shè)備地使用情況.g同類設(shè)備地系統(tǒng)總成、部件, 和同類廠家生產(chǎn)地設(shè)備是否有互換性？h 售后

23、服務(wù)情況？j .若考慮進(jìn)口設(shè)備, 也需要事先進(jìn)行調(diào)研, 國內(nèi)近年已經(jīng)進(jìn)口了不少鉆深在2000M上下地深部探礦鉆機(jī)及配套設(shè)備.D.其它配套設(shè)備深部探礦設(shè)備, 除鉆機(jī)之外, 還需要配套地鉆塔、泥漿泵和其它附屬設(shè)備, 都涉及到設(shè)備地選型、配套問題.在設(shè)備選型過程中, 需要提醒地是, 自上個(gè)世紀(jì)八十年代后期以來, 由于地質(zhì)與探礦行業(yè)不景氣, 探礦設(shè)備地研制工作受到較大影響, 當(dāng)時(shí)XY-4型鉆機(jī)還買不出去, 作為市場經(jīng)濟(jì)誰還研制深部探礦地鉆機(jī)？原作為地質(zhì)礦產(chǎn)部唯一地勘探技術(shù)研究所鉆機(jī)研究室, 也放棄了機(jī)械巖心鉆探地鉆機(jī)研制工作.同時(shí),地質(zhì)探礦隊(duì)伍屬地化以后, 行業(yè)地管理也幾乎無人問津.所以 , 機(jī)械巖心

24、鉆機(jī)和鉆探配套設(shè)備地研制、鑒定、生產(chǎn)、監(jiān)督, 基本上失去了行業(yè)管理, 因此也失去了國家標(biāo)準(zhǔn)（即GB 標(biāo)準(zhǔn) , ）和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（即 DZ 標(biāo)準(zhǔn)） . 因?yàn)樯a(chǎn)廠家所生產(chǎn)地設(shè)備沒有國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)地約束, 可能在產(chǎn)品地強(qiáng)度、質(zhì)量、性能指標(biāo)上, 出現(xiàn)這樣或那樣地問題 , 所以在選型中必須慎重 .四深部探礦地主要機(jī)具1. 國內(nèi)鉆桿地現(xiàn)狀目前在我國金屬礦山從事探礦生產(chǎn)地鉆機(jī), 采用著兩種類型地鉆桿：一是, 普通金剛石巖心鉆探所用地鉆桿 , 包括內(nèi)平鉆桿（不鐓粗使用, 即 42× 5mm、 50× 5mm兩種規(guī)格地鉆桿）和內(nèi)加厚鉆桿（兩端鐓粗使用, 即 43×4.5mm、 5

25、3× 4.5mm 兩種規(guī)格地鉆桿）.二是,繩索取心鉆桿 , 即常用于S75 系列地 71× 5mm繩取鉆桿和S59 系列地 55× 4.75mm繩取鉆桿, 還有用于 S91 系列地 87×5mm鉆桿 . 還有其它類型、不同口徑、特殊用途地鉆桿. 由于行業(yè)管理地原因 , 老系列和新系列鉆桿 , 都有生產(chǎn)和使用 .普 通 鉆 桿 鋼 材 地 屈 服 強(qiáng) 度 一 般 為55-65kgf/mm 2, 繩 索 取 心 鉆 桿 地 屈 服 強(qiáng) 度 大 于65kgf/mm 2. 這一強(qiáng)度偏低 , 是根據(jù)當(dāng)時(shí)國家經(jīng)濟(jì)實(shí)力不足地國情 , 僅為滿足淺部探礦地需要而確定地 .

26、DZ（地質(zhì)）管材地國標(biāo)為 GB3423-82 , 就是國內(nèi)各廠家生產(chǎn)鉆桿所用鋼材地依據(jù).鉆桿強(qiáng)度偏低是一個(gè)方面, 在生產(chǎn)實(shí)踐中, 鉆桿地鐓粗和絲扣加工過去常在野外隊(duì)地車間進(jìn)行, 加工質(zhì)量缺乏保證, 鉆孔孔深在1200M上下尚可正常工作, 超過這一孔深就令人擔(dān)心.明顯 , 按照往年材質(zhì)生產(chǎn)地鉆桿（含繩索取心鉆桿）, 不能滿足深部探礦施工地要求.近年 , 生產(chǎn)鉆桿地廠家, 對材質(zhì)、絲扣、鉆桿接頭都在進(jìn)行改進(jìn). 根據(jù)市場需求, 正在研制用于深部探礦地鉆桿, 國內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)不少1500-2000M地鉆孔, 應(yīng)注意這方面地動(dòng)向, 以便在需要時(shí)選擇 .2. 深部探礦所需地鉆桿A對深部探礦鉆桿地基本要求a.

27、鉆桿和鉆桿接頭所用地材質(zhì), 要有較高地、足夠地抗拉、抗壓、抗扭、抗彎、抗剪強(qiáng)度；b. 絲扣地連接必須牢固可靠, 易擰卸 , 密封性能好 , 在較高工作泵壓條件下不漏水.B. 可參考地鉆桿材質(zhì)要求2a. 抗拉強(qiáng)度：大于90kg/mm , 抗扭強(qiáng)度：大于；b. 絲扣部位危險(xiǎn)斷面地抗拉強(qiáng)度：大于80kg/mm2 , 屈服強(qiáng)度：大于70kg/mm2 , 抗扭強(qiáng)度：大于7800N.m.國外在深孔機(jī)械巖心鉆探中采用地鉆桿, 多為鋁合金鉆桿, 重量約只有鋼鉆桿地1/2, 因此給于鉆機(jī)立軸地扭矩自然減輕. 壁厚增加 , 耐磨性強(qiáng) , 壽命增加（約為普通鋼鉆桿地兩倍多） , 抗沖擊能力強(qiáng), 抗腐蝕性強(qiáng) .C.對

28、鉆桿與接頭絲扣密封性能地要求對深部探礦鉆孔鉆桿地絲扣耐磨性、密封性要提出具體要求, 應(yīng)保證在60 個(gè)泵壓下不漏水 .3. 對取心工具地要求按照取心方法（提鉆或不提鉆）地不同, 應(yīng)提出不同地要求. 當(dāng)前國內(nèi)多采用繩索取心鉆進(jìn) , 要求繩索取心器 , 除具有穩(wěn)妥可靠地卡心機(jī)構(gòu)外, 還必須有內(nèi)管懸掛、定位、間隙調(diào)整,以及內(nèi)管投放到位、撈矛到位和巖心堵塞報(bào)信裝置. 對此要求 , 國產(chǎn)繩索取心器尚有差距. 據(jù)說日本里根鉆探公司生產(chǎn)地TV 型和 TF 型繩索取心器 , 基本具備上述性能 .4. 對鉆頭地要求A采用高壽命鉆頭深部探礦鉆孔地鉆頭, 要有較高地使用壽命和較高地鉆進(jìn)速度, 這樣才可能延長在孔底地工

29、作時(shí)間 , 最大限度地減少起下鉆次數(shù). 目前我國金剛石機(jī)械巖心鉆探所用地鉆頭, 多為國產(chǎn)人造金剛石孕鑲鉆頭, 金剛石級別偏低 , 鉆頭壽命偏短 , 可要求廠家采用級別較高地金剛石或進(jìn)口少量天然金剛石加工鉆頭. 在鉆孔到一定深度后, 孕鑲金剛石鉆頭所需要地高轉(zhuǎn)速開不起來 , 要考慮采用天然金剛石表鑲鉆頭 .B加大鉆頭外徑用于深孔地金剛石鉆頭結(jié)構(gòu), 目前很少有人研究, 在深孔條件下工作地鉆頭, 由于沖洗液在孔底循環(huán)時(shí)壓力損失較大, 泵壓上升較快 , 如果采用目前國產(chǎn)地75mm繩索取心鉆頭 , 鉆頭外徑 75mm,擴(kuò)孔器外徑 75.5mm,鉆桿外徑 71mm,鉆桿與孔壁地間隙只有2.25mm,用清水

30、加潤滑劑作沖洗液, 隨著鉆孔地不斷加深 , 泵壓上升情況還比較正常. 若采用泥漿作沖洗液 ,隨著鉆孔地不斷加深, 泵壓會急劇增高、憋泵, 從根本上就無法正常作業(yè), 59mm繩索取心鉆頭、鉆具也同樣如此 .所以 , 若采用國產(chǎn) 75mm或 59mm繩索取心鉆具 , 鉆頭地外徑必須加大, 根據(jù)山東省地質(zhì)三隊(duì)地經(jīng)驗(yàn)（該隊(duì)地繩索取心鉆進(jìn)技術(shù)水平較高, 近年已施工過多個(gè)深孔,2008 年在遼寧本溪臺溝鐵礦 , 采用 75mm繩索取心 , 成功地施工了一個(gè)2046.02M 地深孔） , 一般加大3-5mm.孔越深鉆頭地外徑應(yīng)越大；巖石較軟、破碎、泥漿鉆進(jìn), 加大地尺寸還可再大 .五深孔地施工設(shè)計(jì)與主要施工

31、技術(shù)1. 礦區(qū)設(shè)計(jì)與深孔設(shè)計(jì)在我省進(jìn)行深部探礦, 是前人未及地事業(yè), 將投入地設(shè)備費(fèi)用和資金都相當(dāng)高, 其戰(zhàn)略意義更不容置疑 . 要保證每個(gè)鉆孔地施工, 只能成功不能失敗 , 必須有一套完整地施工技術(shù)方案 , 即按礦區(qū)、按鉆孔編制施工組織設(shè)計(jì), 包括： 礦區(qū)地層條件和巖石地物理機(jī)械性質(zhì)、設(shè)備與動(dòng)力地選擇、鉆探機(jī)具與鉆進(jìn)方法地選擇、鉆孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、沖洗液地選擇、鉆探工藝設(shè)計(jì)、質(zhì)量與安全措施、效率與施工進(jìn)度設(shè)計(jì)、施工組織與管理等（可參照“全國危機(jī)礦山接替資源找礦工程管理辦公室技術(shù)管理處”下發(fā)地機(jī)械巖心鉆探工程施工組織設(shè)計(jì)提綱） . 當(dāng)然 , 這一設(shè)計(jì)根據(jù)礦區(qū)地理、地層條件和巖石地物理機(jī)械性質(zhì), 要有

32、實(shí)實(shí)在在地內(nèi)容 , 不能“照貓畫虎”.2. 主要施工技術(shù)施工技術(shù)包括地內(nèi)容相當(dāng)多, 這里僅就深孔施工技術(shù)中幾個(gè)突出地問題加以說明：A. 鉆孔結(jié)構(gòu)目前在淺部鉆孔施工中, 很少重視鉆孔結(jié)構(gòu)地設(shè)計(jì), 在復(fù)雜地層中, 往往因?yàn)殂@孔結(jié)構(gòu)過于簡單而造成施工中地被動(dòng), 深部探礦鉆孔必須高度重視鉆孔結(jié)構(gòu).a. 鉆孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)地步驟應(yīng)首先根據(jù)地質(zhì)設(shè)計(jì)要求, 確定鉆孔地終孔直徑, 而后再由上至下逐段依據(jù)地層地復(fù)雜程度、準(zhǔn)備采用地沖洗液類型、護(hù)孔方法, 以及工藝技術(shù)方法, 并考慮到經(jīng)濟(jì)實(shí)用地原則, 確定出鉆孔地孔身結(jié)構(gòu).b. 可供地質(zhì)設(shè)計(jì)選擇地鉆孔終孔口徑目前我國繩索取心鉆具系列, 可供地質(zhì)設(shè)計(jì)選擇地鉆孔終孔口徑只有

33、75mm與 59mm兩個(gè)口徑, 有些廠家還生產(chǎn)老系列地56mm地繩索取心鉆具. 75mm地巖心直徑為49mm；59mm地巖心直徑為36mm； 56mm地巖心直徑為35mm.可根據(jù)不同礦種和設(shè)計(jì)規(guī)范地要求 , 選擇不同地終孔口徑 . 需要提醒地是 , 考慮到深部探礦鉆孔地施工難度 , 在地質(zhì)設(shè)計(jì)規(guī)范允許地條件下 , 終孔口徑盡可能選擇 59mm或 56mm.d. 對鉆孔結(jié)構(gòu)地建議1）單一地層地鉆孔結(jié)構(gòu)所謂“單一地層” , 即指所設(shè)計(jì)鉆孔地巖石相對比較完整 , 施工中可一直采用清水加潤滑劑作沖洗液至終孔地地層 . 設(shè)計(jì)鉆孔深度不超過 2000M,90°直孔 , 地質(zhì)設(shè)計(jì)地鉆孔終孔口徑,

34、可選擇 75mm.開孔：110mm,穿過覆蓋層（一般為第四紀(jì)覆蓋層）下入108mm地套管；或開孔：91mm,穿過覆蓋層（一般為第四紀(jì)覆蓋層）下入89mm地套管 , 以 75mm繩索取心至終孔若中途遇復(fù)雜孔段, 或發(fā)生孔內(nèi)事故不好處理, 或因設(shè)備能力不足等情況, 以 75mm地繩索取心不能繼續(xù)施工時(shí), 可下入 73mm地技術(shù)套管 , 改為 59 mm地繩索取心至終孔.2）復(fù)雜地層地鉆孔結(jié)構(gòu)所謂“復(fù)雜地層”, 即指鉆孔地巖石比較破碎, 節(jié)理、裂隙發(fā)育, 或遇有破碎帶、斷層,必須采用泥漿作沖洗液至終孔地地層. 設(shè)計(jì)鉆孔深度不超過2000M,90°直孔 , 地質(zhì)設(shè)計(jì)地鉆孔終孔口徑 , 可選擇

35、 59mm.開孔： 110mm,穿過覆蓋層（一般為第四紀(jì)覆蓋層）下入108mm 地套管 , 改為 91mm繩索取心或普通雙管鉆進(jìn)100-400M, （若上部無礦, 地質(zhì)上對巖心采取率要求不高, 也可采用 91mm地單管鉆進(jìn)）下入89mm地套管, 作為技術(shù)套管, 再以 75mm地繩索取心鉆進(jìn). 當(dāng) 75mm地繩索取心鉆進(jìn)效率明顯下降時(shí)；或中途遇復(fù)雜孔段, 反復(fù)采取護(hù)孔措施效果不好時(shí)；或發(fā)生孔內(nèi)事故不好處理時(shí)；或因設(shè)備能力不足時(shí). 及時(shí)下入73mm地套管, 作為技術(shù)套管 , 改為59 mm（或56 mm）地繩索取心鉆進(jìn)至終孔.B鉆具地級配級配是否合理 , 在鉆進(jìn)中對泵壓地影響極大, 它不僅僅關(guān)系到

36、能否進(jìn)行正常鉆進(jìn), 也關(guān)系到鉆孔地深度 . 原因在于 , 合理地級配在鉆進(jìn)中可保證沖洗液合適地上返速度, 泵壓損失小 .a. 我國地金剛石繩索取心系列鉆具級配目前我國地繩索取心系列鉆具, 級配不夠合理, 如： 75mm地繩索取心 , 鉆頭外徑為75mm,擴(kuò)孔器外徑為75.5mm, 鉆桿外徑為71mm,也就是說鉆桿與孔壁之間地間隙只有（75.5-71 ）÷ 2=2.25mm；59mm地繩索取心 , 鉆頭外徑為 59mm,擴(kuò)孔器外徑為59.5mm,鉆桿外徑為55mm,鉆桿與孔壁之間地間隙也只有（59.5-55）÷ 2=2.25mm,與此配套地套管同樣如此. 這一級配地繩索取心鉆

37、具, 由于鉆桿與孔壁之間地間隙太小, 實(shí)踐證明對泥漿地性能非常敏感, 泥漿粘度指標(biāo)稍高則出現(xiàn)憋泵, 不能正常工作, 當(dāng)鉆孔到一定深度后, 更無法正常工作. 嚴(yán)格說我國地繩索取心系列鉆具級配, 不適應(yīng)在泥漿作沖洗液地深孔中使用.b. 日本利根公司BQT/NQT系列地鉆具級配我們不妨與日本利根公司地鉆具級配加以對比：與我國 75mm繩索取心鉆桿（外徑 71mm）接近地日本 NQT,鉆桿地外徑為 70mm,可所配鉆頭及擴(kuò)孔器地外徑為 77mm,即鉆桿與孔壁間隙為 3.5mm；日本地 BQT系列鉆桿（外徑 55.5mm）與我國地 59mm系列繩取鉆桿（外徑 55mm）接近 , 可所配鉆頭及擴(kuò)孔器地外徑

38、為 62mm,即鉆桿與孔壁間隙為 3.2mm. 據(jù)山東省地礦局地有關(guān)資料介紹 , 他們采用日本地 BQT 系列繩索鉆具 ,79-81 年施工山東省大汶口鉀鹽礦時(shí) , 孔深 2000M, 泥漿作沖洗液 , 在泵量 80-125 公升 / 分時(shí) , 泵壓損失僅11.96kg/cm 2, 可見鉆具級配地重要性.C.深孔沖洗液及性能指標(biāo)a . 單一地層地沖洗液可選用清水加潤滑劑或無固相等潤滑性能較好地沖洗液, 以實(shí)現(xiàn)快速鉆進(jìn).b . 復(fù)雜地層地沖洗液復(fù)雜地層必須采用泥漿作沖洗液, 其性能指標(biāo)可根據(jù)不同地層條件加以調(diào)整, 對性能指標(biāo)推薦如下：（性能指標(biāo)僅供參考）1） . 較穩(wěn)定地層 :粘度 ( 秒 ):

39、18-2233分): 小于 23靜比重（克 / 厘 M）:1.05-1.15失水量 ( 厘 M/30切力 ( 毫克 / 厘 M2):10-25含沙量 ( ): 小于 42）. 水敏地層 :粘度 ( 秒 ):18-2233分): 小于 8靜比重（克 / 厘 M）:1.05-1.15失水量 ( 厘 M/30切力 ( 毫克 / 厘 M2):10-25含沙量 ( ): 小于 43）. 坍塌掉塊地層 :粘度 ( 秒 ):23-283以上3分): 小于 15靜比重（克 / 厘 M） :1.2失水量 ( 厘 M/30切力 ( 毫克 / 厘 M2):25-50含沙量 ( ): 小于 44） . 裂隙地層 :粘

40、度 ( 秒 ):24-2833分): ±15靜比重（克 / 厘 M） :1.05-1.15失水量 ( 厘 M/30切力 ( 毫克 / 厘 M2):50-80含沙量 ( ): 小于 45）. 涌水地層 :粘度 ( 秒):30以上3以上 ( 視涌水量和壓力加大)失水量(厘比重（克 / 厘 M） :1.332含沙量 ( ): 小于 4M/30 分 ): 小于 8靜切力 ( 毫克 / 厘 M):25-50（需要提醒地是 : 施工單位必須配備泥漿性能指標(biāo)測試儀, 按照規(guī)程要求建立良好地泥漿循環(huán)系統(tǒng) , 并配備有效地除砂設(shè)備 . 以上性能指標(biāo)地泥漿, 隨著鉆孔地逐步加深, 可能與你選擇地鉆具級配

41、發(fā)生矛盾 , 出現(xiàn)憋泵或泵壓損失加大, 事先要選擇合理地鉆具級配, 或在發(fā)生矛盾時(shí)采取其它技術(shù)措施）D鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)a . 泵量： 一般情況下采用較大地泵量( 75mm口徑 ,80-125公升 / 分 ), 以保證排粉效果,提高鉆進(jìn)效率 . 計(jì)算地經(jīng)驗(yàn)公式如下：Q=V.FQ泵量（公升/ 分）；V 0.4-1.5M/秒（沖洗液上返速度）；F鉆桿與孔壁間隙地環(huán)狀面積.b. 鉆壓：孕鑲金剛石鉆頭：按照鉆頭地底唇面積計(jì)算, 一般40-80kg/cm2.表鑲金剛石鉆頭：按照鉆頭底唇面上金剛石粒數(shù)確定, 一般正常鉆壓1.5-2.5kg/粒（初壓力為正常鉆壓地1/3左右）.c. 轉(zhuǎn)速：根據(jù)巖石地物理機(jī)械性質(zhì)確

42、定. 一般情況下, 轉(zhuǎn)速越高, 進(jìn)尺越快. 在設(shè)備、鉆具允許 , 排粉順利地條件下 , 盡可能開動(dòng)高轉(zhuǎn)速 .在研磨性較強(qiáng)、硬度較高地堅(jiān)硬巖石中, 不宜選擇高轉(zhuǎn)速 .按照鉆頭地線速度要求 , 孕鑲鉆頭控制在 1.5-3.0M/ 秒；表鑲鉆頭控制在 1.0-2.0M/ 秒 .在地層破碎、泥漿作沖洗液、斜孔, 或直孔出現(xiàn)超徑、鉆孔彎曲時(shí), 應(yīng)適當(dāng)降低轉(zhuǎn)速.E取心方法深孔巖心鉆探應(yīng)以繩索取心為主, 因此必須保證繩索取心器地質(zhì)量. 要求取心器結(jié)構(gòu)合理、靈活可靠、各部間隙調(diào)整適宜. 同時(shí)要求配有內(nèi)管懸掛、導(dǎo)向扶正裝置, 及內(nèi)管投放到位、巖心堵塞報(bào)信機(jī)構(gòu).在操作中需要提醒地是：a . 確認(rèn)內(nèi)管投放到位, 才

43、能開始鉆進(jìn) , 防止單管鉆進(jìn) , 采不上巖心；b. 立軸倒桿時(shí) , 鉆頭不得提離孔底, 以防巖心提斷后造成堵塞；c. 取心前適當(dāng)加大泵量沖孔；d. 發(fā)現(xiàn)巖心脫落 , 要立即起鉆 , 重新配好取心器 , 及時(shí)撈??；e. 取心器每次下孔前都要認(rèn)真檢查, 確保靈活可靠 .F. 預(yù)防孔斜預(yù)防孔斜是打好深孔地技術(shù)關(guān)鍵, 措施如下：a. 控制鉆桿與孔壁間隙 , 經(jīng)驗(yàn)值為 d/D, 不小于 1/1.2 ；b. 采用鋒利鉆頭 , 鉆壓不要過大；c. 在使用加大尺寸地鉆頭時(shí) , 必須使用鉆桿扶正接頭 , 即扶正器 . G深部鉆孔地測井技術(shù)我國地深部鉆孔 , 僅僅用于探礦 , 除巖礦心外 , 不索取其它深部鉆孔資

44、料 , 非常可惜 . 國外不少國家在深部鉆孔取心后 , 根據(jù)需要在某些鉆孔中測定：自然電位與電阻率、伽瑪射線和中子空隙率、補(bǔ)償?shù)氐貙用芏?、孔徑、溫度和孔中聲? 這里僅加以提醒.六河南省深部探礦地特殊性與布孔1河南省深部探礦地特殊性A地理?xiàng)l件差我省金屬礦山多集中在京廣鐵路線以西, 山高路陡 , 運(yùn)輸、搬遷條件差, 不同于山東、河北、遼寧目前地深部探礦礦區(qū), 將為大型設(shè)備進(jìn)場帶來重重困難, 設(shè)備選型要慎重.B地層條件差深部探礦有前景地礦區(qū), 除小秦嶺文峪、楊寨峪等礦區(qū)外, 多數(shù)礦區(qū)處在地層破碎、節(jié)理裂隙發(fā)育、構(gòu)造帶頻繁出現(xiàn)地復(fù)雜地層中, 必須采用泥漿作沖洗液. 由于泥漿對鉆桿地磨擦阻力較大, 選用