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钻孔施工技术方案附件正文
陕西省宁陕-柞水铅锌多金属矿调查
2012年度工作方案附件
钻孔施工技术方案
陕西省地质调查院
二○一二年三月
陕西省宁陕-柞水铅锌多金属矿调查
二○一二年度工作方案附件
钻孔施工技术方案
编写单位：
陕西省地质调查中心
项目负责人：
王洁明
编写人：
王洁明曹宏远张永峰
单位负责人：
郭三民
总工程师：
董王仓
提交单位：
陕西省地质调查院
提交时间：
二○一二年三月
第一章基本情况与设计依据
一、基本情况
工作区隶属镇安、柞水、宁陕管辖，工作区拐点坐标：
①108°22′45″，33°47′17″；②109°19′36″，33°49′43″；③108°52′45″，33°17′33″；④108°17′42″，33°12′58″。
面积4200平方千米。
区内有西安-石泉（210）国道、西-康高速公路通过，交通便利（插图1）。
调查区位于秦岭南坡，属暖温带山地气候。
勘查区地处秦岭与巴山过渡地带，山坡陡峻，海拔最高2314m（区内东北角），最低1360m（窄庄），相对高差900余米。
切割深度及密度均较大，地貌上属中高山，中高等切割地形区。
区内水系发育，主要有：
正河、旬河、东川河、沙河等。
居民汉族为主，农耕为业，兼有养殖、土建等副业。
农作物有稻、黍、薯、豆、麦等，林以松、栎、桦、杨、柏为主；近年以经济林为主体的核桃、板栗、樱桃、花椒、漆树等经济林带及药材、木耳、香菇，已成为陕西的主要产区之一。
测区属暖温带半湿润型气候，四季分明，气温变化较大，历年最高气温36ºC,最低气温-28ºC。
多年平均降水量800mm，降水多集中在7－9月份。
早霜始于10月下旬，晚霜终于次年3月下旬，无霜期215天；11月上旬－次年2月下旬为积雪期。
二、地质条件
调查区位于南秦岭造山带南缘，北邻南秦岭与北秦岭结合带，构造活动强烈，褶断构造、逆冲推覆、走滑断裂构造发育，为成矿热液运移提供通道，这些广泛发育的主断裂衍生了大量的张性、扭张性次级断裂构造，成为主要赋矿空间；岩浆岩发育，从晋宁期到燕山期均有出露，调查区侵入岩以印支其为主，华里西期、燕山期次之。
矿化形成与印支期侵入岩关系密切；地层属南秦岭地层分区之江口-柞水地层小区、镇安-旬阳坝地层小区，出露地层从青白口系-中上泥盆系，地层单位较多，主要为碎屑岩、碳酸盐岩，少量变质岩。
区内出露地层复杂，地层单位较多，以寒武系、志留系、泥盆系地层为主，地层北西西向展布，不同时代地层大多为断层接触，形成构造岩片。
1、地层
现就区内分布广泛、与成矿关系密切的地层简述如下：
震旦系灯影组：
分布于月河坪一带，岩性主要为含藻纹粉-细晶白云岩、砾屑白云岩。
该套地层分布区已发现钼矿点。
寒武-奥陶系石瓮子组：
分布于工区中部，北西西向展布，岩性主要为含硅质条纹燧石微晶白云岩，夹泥质板岩。
白云岩中已发现铅矿点。
奥陶系白龙洞组:
分布于月河坪一带，岩性为中-细晶生物灰岩。
泥盆系：
测区分布广泛，与铅锌、金、钼、铁等成矿关系密切。
主要地层：
公馆组：
主要分布于正河-小川一带，工区南部少量出露。
岩性主要为粉砂质白云岩、白云岩夹板岩。
大枫沟组：
含铁钙砂岩夹互板岩。
重要金钼成矿层位。
古道岭组：
灰岩、礁灰岩、生物碎屑灰岩，生物细-粉晶灰岩夹互绢云千枚岩。
铅锌成矿层位。
星红铺组：
集中分布于正河-太白庙一带，岩性主要为砂岩、粉砂岩夹灰岩。
主要金矿成矿层位。
青石垭组：
主要分布于广货街一带，岩性为变粉砂岩、绢云粉砂质板岩，夹菱铁矿粉砂岩，杂砂岩、泥灰岩，夹磁铁矿层。
2、侵入岩
图区岩浆岩发育，约占工区面积约1/3，以中酸性岩为主，时代从晋宁期-燕山期均有出露.以印支期侵入岩为主。
分布于图区南北两侧，岩性主要为石英二长岩、石英闪长岩、二长花岗岩、似斑状花岗岩。
（五）矿产种类
本次工作目标矿种为铅锌矿，矿化赋存于寒武系-泥盆系碳酸盐岩中。
矿化受地层岩性控制。
第二章施工矿区岩石的主要物理、机械性质和可钻性
一、钻孔所遇岩石主要物理机械性质
工区出露地层从下向上有石瓮子组硅化白云岩地层主体东倾，倾角70°-80°。
矿化赋存于石瓮子组第一、二、三岩性段。
钻孔所遇岩石特征简述如下：
1、石瓮子组：
岩性主要为含硅质条纹燧石微晶白云岩，夹泥质板岩。
岩石孔隙度小透水性差、稳定性好。
岩石硬度Ⅶ级。
二、岩石可钻性分类
施工钻孔要穿过铅锌矿化目标层，石瓮子组组含硅质条纹燧石微晶白云岩，夹泥质板岩。
岩石硬度Ⅶ级。
岩石可钻性Ⅶ级，厚度300-500米。
第三章钻孔机钻探工作量
钻探工作：
充分利用2010年、2011年物探成果、地表揭露情况，充分结合矿体成矿规律，对已发现主要矿体进行深部验证控制。
2012年度计划2个钻孔，工作量550。
控制大沟KT2，安沟KT2，等5个矿体。
钻孔施工顺序见表3-1，设计钻孔参数见表3-2。
钻孔施工顺序表表3-1
施工顺序
机台号
1
2
Z-1
大沟ZK0501
安沟ZK0501
大沟ZK0901主要控制大沟KT2矿体，该矿体受北东向断层严格控制，矿化与围岩截然分开，成矿类型为构造贯入式。
矿体北东向由TC14控制，展布长约100米，矿体厚6.74米，铅品位1.47×102，锌品位13.03×102，主要矿石矿物菱锌矿。
矿体产状约320∠80，设计钻孔方位角153°，天顶角80°，孔深270米，控矿斜深235米。
目的了解矿体深部变化并控制矿体。
设计钻孔参数一览表3-2
钻孔编号
ZK0501
ZK0501
合计
位置
大沟
安沟
方位
150°
210°
倾角
80°
80°
深度（米）
260
290
550
施工目的
控制KT1矿体
控制KT2、KT3矿体
安沟ZK0501，主要控制安沟KT2、KT3矿体，该矿体地表近东西向展布，矿体地表长约120米、150米，目前地表有TC16、TC17两工程控制，铅锌矿厚2.6米，铅品位0.17-0.29×102，锌品位1.08-3.25×102。
该钻孔主要控制深部矿化延伸情况。
设计钻孔方位角153°，天顶角80°，孔深270米，控矿斜深230米。
二、钻探工作量
测区岩石主要硅化白云岩，按不同岩石级别设计工作量见表3-3。
各类岩石进尺表表3-3
岩石名称
硅化白云岩
岩石可钻性
1-3级
4-6级
7级
10-12级
工作量（米）
550
第四章工程质量要求
1、原始班报表：
钻探原始班报表应指定专人用钢笔填写和保管，记录必须真实、及时、准确、详细和整洁，机长、地质编录员负责检查与校对各班原始记录，并签名或盖章，终孔后汇订成册，归档存查。
2、钻孔弯曲度测量：
正常情况下，每钻进50米测天顶角、方位角一次，斜孔天顶角误差每百米不得超过3°，孔斜方位角与原设计误差每百米不得超过2°（原则上穿过矿体底板与勘探线偏差不得超过10米），另外下套管前及见矿前后应加测一次天顶角和方位。
3、孔深误差测量与校正：
钻进时，加减钻具及校正孔深均须用钢尺丈量。
每钻进50米及进出矿层时需检查孔深一次；下套管前和终孔时，也应检查校正孔深一次。
孔深误差大于千分之一时直接改正记录孔深；误差时必须重新丈量，寻找原因及时修正班报表。
4、岩矿心采取率及岩矿心整理：
围岩岩心分层平均采取率大于65%，矿层及其上下盘3—5米的围岩采取率要大于80%，矿层采取率小于80%时应采取补心措施。
从钻孔中取出的岩（矿）心，需冲洗干净。
各班记录员必须认真填写班报表，作到记录数据真实、准确可靠。
取出岩（矿）心须用红漆自上而下依次连续编号，大于10公分的必须编号，小于10公分的写上回次号，严禁岩心倒置。
5、简易水文观测：
钻孔须进行简易水文观测，其内容为提钻后和下钻前各测量一次水位，间隔时间必须大于5分钟，并准确记录测定时间、孔内水位、涌水量、水头高度及冲洗液漏失量；当钻孔穿越大裂隙时，应准确记录裂隙起止深度。
对上述内容要求每班至少观测一次，将观测结果详细记入简易水文观测表内。
终孔后要进行稳定水位观测，每小时观测一次，直至三次观测差小于2厘米为止。
6、封孔：
所有钻孔均需封孔，矿体上下各10米均用325号以上水泥封闭，其余孔段用黄泥封闭。
封孔后由机台埋设高出地面20厘米的水泥桩，并标注孔号、孔深、施工单位、日期等。
终孔后由质量验收小组验收，依以上六项指标为准，对钻孔质量做出总体评价，并填写钻孔质量验收报告，报矿产部审批。
经检查如未达到规定的质量标准时，由项目负责人决定及时采取补救措施，经补救仍不合格者，报废工作量并报矿产部批准。
未经验收钻孔不能封孔，施工设备不能拆迁。
钻孔质量验收小组
组长：
高杰
成员：
王洁明曹宏远张永峰
第五章钻探技术设计
一、钻孔结构和钻具级配
本工区钻探施工采用130mm合金钻头开孔，穿透第四系覆盖层以后进入炭质板岩，见炭质板岩柱状岩心50-100cm方可下入套管。
下套管之前先丈量套管数量，然后编号、排队，按顺序用结箍连接，依次下入。
套管下好后用水泥封好孔口，然后用91mm金刚石钻头钻进取芯到终孔。
钻具的级配是一个很重要的问题，级配合理就能提高钻进效率，保证钻孔质量，减少孔内事故和管材消耗。
级配如下：
套管：
127mm
钻杆：
42mm
岩心管：
89mm
金刚石钻头：
91mm
二、钻进方法的选择
根据各矿体岩石物理机械性能分析，结合我队现有条件，确定以金矿石钻进为主，合金钻进为辅的钻进方法。
即：
合金钻进开孔进入稳定孔段，换金刚石钻进至终孔。
在含矿层选用单动双管钻具取心，完整岩层可考虑单管钻进取心。
1、钻头的选择按以下技术参数和原则选用：
（1）金刚石钻头：
金刚石粒度一般在60—80目；金刚石浓度一般在80—100%；胎体硬度：
ΗRC32—36之间；金刚石品级：
SMD优；钻头底唇面形式：
平低唇面。
（2）合金钻头、采用普通八角柱状合金钻头。
2、钻进技术参数的选择
开孔钻进要采用轻压、慢转、大泵量，同时使用稠泥浆，套管一定要下到基岩稳定孔段上，套管底部要用黄泥密封好，孔口要用木楔夹稳固定。
换金刚石钻进后，要及时替换泥浆，一般情况下采用低固相泥浆，但在穿过断层破碎带时，泵量要控制，尽可能采用干钻或小泵量，快速通过的技术措施。
具体将在冲洗液和护孔堵漏章节中阐述。
三、冲洗液与护壁堵漏
根据各矿体的岩层变化情况，结合实际采用综合治理。
具体从以下三个方面着手。
1、开孔采用PHP泥浆，要求泥浆粘度大，防止第四纪地层坍塌，保证下套管顺利。
其泥浆配方为：
1立方泥浆加膨润土粉40kg，纯碱5kg，PHP0.5kg。
泥浆性质控制在：
PH值8—9，粘度32S，失水量15ml/30mm，泥浆厚1mm，比重达标1.08左右。
2、钻进至基岩，下好套管后，采用低固相泥浆，把孔内原浆全部换出。
配置1立方米泥浆加粘土粉50kg、纯碱2.6kg、皂化油6L、PHP0.5kg，要求泥浆性能控制在：
PH值8、粘度17—18S、失水量8—10ml/30mm，比重1.04。
3、遇到严重漏失层，可考虑惰性材料堵漏。
如：
黄泥堵漏、黄泥加棉籽壳或核桃壳堵漏。
超旱强水泥堵漏。
套管隔离堵漏等方法。
四、保证质量
1、钻塔、钻机安装必须稳定、周正、水平，天车、
立轴、孔口要保持三点一线，严格把好开孔倾角。
2、正确选择取心方法和工具，专用取心工具用后必须清洗检查，加油妥善保管。
在取心困难的矿层中钻进时，应限制转速、压力和泵量，适当控制回次进尺长度和时间。
在矿层、矿层顶底板和重要标志层中，岩矿心没有取上来时，必须专门捞取，不应继续钻进，必须钻进时回次进尺不得超过0.5米，退取岩心时要细心，尽可能地避免人为破碎，并防止岩心上下颠倒。
3、不准使用旷动的立轴，开孔时，主动钻杆不得有偏摆，轴心压力要均匀，要随钻孔加深而加长岩心管，扩孔时必须带导正管，中心线必须一致，并要采取轻压、慢转，水量要适当，换径时导正管不小于4米。
除孔口管外，套管一定要下到坚硬的基岩上，下套管时应先投入粘土球，捣实，低部要密封好，孔口要用木楔夹称，固定并密封。
4、及时观测水位及其它应测项目，水位观测的基准点必须一致，读数要准确，测绳不割接，终孔后要进行稳定水位观测。
如孔内有漏水情况，应立即停钻，报告地质人员，进行漏水量、水头高度、水温、水质等观测。
5、丈量机上余尺基准点必须一致，并应准确丈量，及时记录，加减钻具必须用钢尺丈量。
校正孔深、丈量钻具必须用钢卷尺，并将丈量结果逐根记录在班报表上。
6、记录员应负责做好当班的各项记录，机长要每天校正原始报表，发现错误及时纠正。
7、封孔必须按照设计进行，并保证封孔质量。
第六章设备选择和施工安排
一、设备选择
根据设计钻孔的深度、倾角。
结合现有设备的性能综合考虑，确定选用XY—2B钻机4台。
配套SGX型管子塔，BW250/50泥浆泵，S1100柴油驱动（见表6-1）。
钻探设备一览表表6-1
最高开动钻机（台）
钻机类型
动力机
泥浆泵
钻塔
发电机
测斜仪
XY—2B
395型
Ｓ1100
BW250/50
SGX
ＰＤＬ型
1
1
1
2
2
1
1
1
二、钻探效率测算
工作区平均岩石级别为Ⅶ级，平均钻孔深度200米。
依照陕西省地矿局《地质工作生产定额》规定，该区钻月进尺为356米/钻月，考虑钻孔有85°斜角，取校正系数为0.7；根据该区地层岩石性质构造及矿石类型，取校正系数为0.8，即钻月进尺为：
356×0.7×0.8=200米/台月，
三、施工进度计划
（一）施工进度计划
根据综合因素考虑，钻探施工期为4月1日—9月30日，定于5月初前站人员进驻现场开展工作。
平修机场、便道、作上钻前的准备工作，5月底钻机人员到位，9月底以前全面结束钻探工作。
（二）工期安排
根据工期要求，确定开动XY—2B型钻机4台，钻探施工期为5个月。
钻探任务工作安排见表6-2。
钻探任务工作安排表6-2
矿区
时间（季）
工作量（米）
开始动用台数
平均台数
开动钻机数
备注
大沟
一季度
二季度
260
1
1
1
安沟
三季度
290
1
1
1
四季度
全年
550
四、供水设计方案
根据现场实地踏勘，所有施工钻孔位置山坡下有山间溪流，
可供钻机的用水。
采用一级水站供水，一般距离1500-2000米，坡度在20—30°之间，采用BW250/50型泥浆泵，配套S1100柴油机驱动，供水管为Φ1.5寸，需用量约1500米左右。
第七章孔内事故预防及处理措施
1、预防措施：
（1）加强设备维修及保养，确保机器正常运转。
（2）提下钻具应注意检查钻具及钻杆丝口连接，以防钻具及钻杆脱机拆断或钻具钻头掉入孔内。
（3）钻进时，各班长要合理选择、精心操作钻压、泵量等技术参数。
（4）严格控制回次进尺和回次时间。
（5）确保孔内冲洗液正常循环，保持孔内干净，严防埋钻及烧钻。
2、处理措施
根据孔内出现卡钻、埋钻、烧钻等不同事故，采用提、拉、顶、打、劈、磨、反等不同手段进行处理。
第八章安全技术措施
认真执行“机械岩心钻探操作规程”、“安全生产责任制”、“安全生产奖励制度”，采取有效的技术措施，不断改善劳动条件，减轻劳动强度，杜绝工伤事故的发生，以保证工人在生产中的安全和身体健康。
1、机场地基必须平坦、稳固、适用，钻塔底座填方部分
不得超过塔基1/4，机械底座不得超过1/3，在山坡修筑地基时，靠坡一面坡度，岩石坚硬稳定时，一般为60—80°，特别松散的应小于45°，并要除斜坡上活石，机场四周需修符合要求的排水沟。
2、拆建塔时，应有专人指挥，上塔必须牢固、可靠、对
称、与地面水平夹角不得大于45°，活动工作台要有防坠装置，并严禁运载重物上下和两人乘坐，使用照明路线，必须无破损、短路。
3、雷雨季节必须设置避雷针，并与铁塔绝缘良好，避雷针安装应高出塔顶1.5米以上导下线与接地体的连接必须可靠，接地电阻应大于15Ω。
4、凡利用皮带传动的地方，应设置牢固的皮带防护栏杆和防护罩，滑车和天车要安装保险或安全档板。
5、升降钻具严禁左右同时抱闸刹紧，操作时严禁猛刹猛放，升降钻具时不得用手抚摸钢丝绳，升降机操作者时刻注意提引器的起落范围，钻具提离孔口后，应由班长或熟练工人指导。
跑钻时，严禁抢叉垫叉。
6、严格执行“机电设备保养作业规范”，按期进行设备的班、周、月保养。
7、机场应配备灭火器材设备，机场内取暖炉离房顶、壁板、塔布适当安全距离。
不准用油料生火和引火，灭火的炉灰，不准随便倾倒，机场内不准用明火照明，不准在塔上抽烟，机场油料必须妥善保存，严禁烟火靠近，用明火预热机油，使用喷灯工作时，勿使火焰触及易燃物品，并需专人看管。
8、上班前不得喝酒，工作人员必须穿戴整齐，不得赤脚和穿拖鞋或凉鞋进入机场工作，操作人员精力集中，不允许与其他人员闲谈、打闹。
第九章施工技术与管理
成立宁陕项目钻探施工项目部，设项目经理、机长、钻探技术人员，配备值班汽车一辆。
生产所需专用物资、材料由项目直接在市场上采购，机械加工由对修配厂承担。
开动XY—2B钻机1台，设供水站1处，钻机、供水站实行三班三运转连续作业。
机长负责钻机生产管理，并配合钻探技术人员搜集、整理第一手资料、数据，做好钻孔技术档案的汇集和报表的整理工作。
钻机人员编制20人（见表9-1）
钻机人员编制表表9-1
工种
钻探项目管理
机长
班长
钻工
供水工
机修
合计
备注
定员
2
1
3
12
1
1
20
升级会员 