攀钢钒钛磁铁矿勘探施工组织设计.docx

1、攀钢钒钛磁铁矿勘探施工组织设计编制依据1、攀枝花钒钛磁铁矿延伸勘探项目地质钻探施工技术要求；2、相关“岩芯钻探规程”。1、概况1.1工程概况1.1.1地理位置及交通条件工作区位于四川省攀枝花攀钢矿业公司朱家包包及兰尖矿区，与攀枝花市区隔金沙江相望，距攀枝花市区越11km，交通较为方便。1.1.2地形条件区内所处地势为高山深谷，地貌和气候均显高原山地特征，为中切割侵蚀、剥蚀地貌。地形坡度陡，山脊呈棱角状，河谷呈“V”形，海拔高度13201750m，相对高差400余米。1.1.3气候条件区内气候属半干旱高原型，气候严寒，冬长无夏。年最高气温33.7，最低气温22.1。1.1.4工作环境工作区为攀钢

2、矿业公司朱家包包铁矿及兰尖火山露天采场。1.1.5施工条件钻探施工现场有动力电源供应，水、电可就地解决。1.1.6通讯条件工区内各机组采用对讲机联络。1.1.7生活条件生产和生活后勤供应需从就近五道河市场输入。1.2地质概况及工作量1.2.1地质概况该矿区属于辉长岩型，为火山岩层，岩性主要为辉长岩、细粒辉长岩以及花岗岩等，岩石可钻性级别。1.2.2工作量该项目钻探工程主要为直孔，设计钻探工作量18170m，共计25个钻孔。2、钻探工作内容及技术要求2.1钻孔直径和深度钻孔终孔直径为75mm，钻进至穿过设计矿层810m即可终孔，矿层内一般不得换径。2.2岩芯采取率钻探工艺上应保持岩矿芯原有结构特

3、点和完整性，防止岩芯粉碎。矿层及其顶底板围岩5m内岩芯采取率大于80，矿层岩心采取率大于85%。2.3孔深测量及校正钻进50m或下套管前，钻进至矿层或大的构造破碎带、涌水带，细粒辉长岩或终孔，均需进行孔深测量，钻进至50m时，需进行孔深校正和测量孔斜，以后每100m均要进行孔深校正和测量孔斜。直孔每100m孔斜不超过2，可以依次迭加，孔深校正最大误差为千分之一，误差不大的影响地段可不必进行平差，否则进行平差，并与测井结果相对应。2.4简易水文地质观测工作由专人跟班进行观测，观测内容包括涌水位置、涌水量及水头位置；漏失量及漏失位置；回次水位及冲洗液消耗量；终孔后的稳定水位和缩径塌孔等事故位置。并

4、按规定详细记录于班报表上。2.5原始记录用黑色碳素笔按规定真实填写岩芯牌并固定在相应位置，同时按统一要求格式认真填写班报表及其它各种表格；对长度大于5cm或小于5cm但较完整的岩芯用红色油漆进行编号。2.6封孔除长期观测孔外，所有地质勘查孔，在主含水层即主含矿层顶底板上、各5m范围内，用425以上水泥进行全孔封闭。封孔前必须用清水冲洗孔壁。封孔水泥浆应用冲洗液泵或专门的注浆器送至封闭区段，待水泥固结后，根据需要可选部分钻孔进行封孔质量和封孔效果进行检查。对所封钻孔的孔号，封闭区段，所用材料及封孔质量等均应记录清楚，造册登记。封孔后孔口埋置水泥桩或大木塞，要求桩高出地面50cm ,并标注孔号、孔

5、深、施工日期。2.7地质钻探2.7.1冲洗液的要求采用清水钻进。当地层极为复杂，采用各种措施无效时，可使用低固相冲洗液（泥浆）钻进。2.7.2简易水文地质观测2.7.2.1水位和冲洗液的观测钻进过程中，要求对冲洗液的颜色、稠度、比重、和含砂量进行观测并记录其深度。当冲洗液消耗量增大，或大量渗失，或漏失不返孔时，都应记录其深度，并计算出渗失量或漏失量。2.7.2.2涌水现象的观测钻进过程中，当孔口突然涌水时，应用压力表测量水头高度和测量流量，并记录其涌水的孔深位置。2.7.2.3其它现象的观测钻进过程中，若有气体或臭鸡蛋味逸出，应记录其起止深度和这些现象发生的状况。3钻探施工工艺3.1施工工艺流

6、程施工工艺流程见附图13.2 钻孔结构设计采用130mm（必要时150mm）口径开孔，钻至完整基岩后，下入127mm（146mm）的表层套管。根据钻孔是否穿越破碎、严重漏失、严重涌水等施工复杂地段，考虑是否下108mm、89mm的多层技术套管，最终换用NQ口径的钻头一径到底。钻孔级配：在保证冲洗液正常循环的前提下，应尽量减小钻杆与孔壁间的环状间隙，同时也要根据地层的复杂程度综合确定钻孔级配。3.3钻具组合钻具的选择和组合是提高钻孔质量、确保岩芯采取率和提高钻探效益的极为重要的一环。根据该区地质情况、构造特点和施工技术要求，现述如下。3.3.1地质孔钻孔主要选用HQ和NQ系列绳索钻具，其组合为：

7、立轴+专用接头+绳索母接手+绳索钻杆+绳索公接手+弹卡挡头+弹卡室+上扩孔器+绳索外管+下扩孔器+金刚石钻头。3.3.2水文地质孔直径大于110mm 孔段主要选用常规钻具，其组合为：立轴+专用接头+54母接手+50钻杆+54公接手+专用接头+取粉管（必要时）+岩芯管+扩孔器（必要时）+金刚石钻头。直径110mm 孔段主要选用SD系列钻具，其组合为：立轴+专用接头+54母接手+50钻杆+54公接手+专用接头+沉砂管+稳定接头+外管、外管+扩孔器+金刚石钻头。3.4施工工艺矿区属于辉长岩型，为火山岩层，岩性主要为辉长岩、钒钛磁铁矿、花岗岩及细粒辉长岩等，岩石可钻性级别，属于硬、脆、碎地层 。根据地

8、层情况和钻孔深度推行金刚石绳索钻进施工工艺，提高我们在攀枝花钒钛磁铁矿区的施工效率，缩短工期，提高岩矿芯的采取率。根据我们以往在类似地层勘查施工中的一些经验，结合该工区的地层情况和施工技术要求，拟采用施工工艺如下：3.4.1地质孔3.4.1.1 钻头的选择硬脆易破碎孔段选用人造热压孕镶金刚石钻头。金刚石钻头直径为130mm、110mm、95mm、77mm。为保证岩芯采取质量，主要选取95mm和77mm，以便适合SD单动双管钻具和S95和S75绳钻施工工艺。金刚石钻头性能参数见表1。表1 金刚石钻头性能参数序号钻 头 名 称性 能 参 数胎体硬度HRC工作层金刚石规格品级粒度浓度1电镀钻头10m

9、m特级2孕镶钻头203522mm特级4680100%3.4.1.2钻进参数根据岩石性质、钻头类型、钻进深度、冲洗液类型综合确定钻进参数。钻进参数见表2。表2 钻进参数表 井段钻进参数备 注钻压(KN)转速(r/min)泵量 (L/min)具体施工时，需根据各个孔内情况和不同钻机的额定转速选用井径130mm孔段8-20300 90-250井径110mm孔段7-1735090-250井径94mm孔段6-14400 52-146井径77mm孔段5-1250052-1463.4.1.3冲洗液 地质孔钻探施工拟使用低固相冲洗液。低固相泥浆一般是泥浆中粘土固相含量小于4%的泥浆，其最大的特点是泥浆相对密度

10、低，对小口径金刚石钻探施工来说，低固相泥浆可减少钻具回转的摩擦阻力，减少泵压损失，提高机械钻速和减少孔内漏失。对于比较深的钻孔，由于粘土颗粒少，高温下也不稠化，能使泥浆性能保持稳定。需准备的主要材料：膨润土、聚丙烯酸钾、钠羧甲基纤维素(Na-CMC)、腐植酸钾、腐植酸钠、氯化钾(KCI)、纯碱、防塌剂、润滑剂(比如、液体磺化沥青、皂油等)。低固相冲洗液的配方：清水(H2O) +膨润土+钠羧甲基纤维素(Na-CMC)+纯碱(Na2CO3)低固相冲洗液性能要求： 比重1.07；粘度 20-24s；PH值9-11；含砂量0.5%；失水量15mL/30min。冲洗液的净化：按规范布置泥浆循环系统。要求

11、循环槽长度不得短于12米，宽度不得低于300mm，高度不得低于200mm。循环槽内每间隔1.5-2米设1挡板，以便于沉砂；循环槽安装坡度应为1/100。循环沉淀池不得少于2个。冲洗液的管理：(1)机组每小班应指定一个人员兼管冲洗液；(2)必须按规定的比例和要求调整冲洗液，各种化学处理剂不得随意乱加。(3)钻进过程中，每小班必须现场测试冲洗液性能指标(粘度、比重、失水量、含砂量)一次，并记录在班报上。当冲洗液性能发生变化时，应及时调整；现场冲洗液测试工具应加强保护，用后清洗干净并妥善保管。(4)钻进过程中，每个钻探回次应清理循环槽，每48小时应清理沉淀池。(5)冲洗液循环系统应避免雨水和地表水流

12、入冲洗液储存池内。3.4.2水文地质孔3.4.2.1 钻头的选择硬脆易破碎孔段选用人造孕镶金刚石钻头，相对完整孔段选用电镀金刚石钻头。金刚石钻头直径为150mm、110mm、95mm、77mm。为保证岩芯采取质量，主要选取95mm和77mm，以便采用SD单动双管钻具施工工艺。3.4.2.2钻进参数根据岩石性质、钻头类型、钻进深度、冲洗液类型综合确定钻进参数。钻进参数见表3。3.4.1.3冲洗液表3 钻进参数表井段钻进参数备 注钻压(KN)转速(r/min)泵量 (L/min)具体施工时，需根据各个孔内情况和不同钻机的额定转速选用井径250mm孔段16-38150 145-250井径225mm孔

13、段14-35170145-250井径110mm孔段7-1735090-250依据本项目水文地质孔钻探施工技术要求，拟使用清水冲洗液。当地层极为复杂，采用各种措施无效时，可使用无固相冲洗液或低固相冲洗液钻进。终孔后必须采用有效方法洗井，直至疏通含水层和冲洗液变清为止。无固相冲洗液的配方：清水(H2O) +钠羧甲基纤维素(Na-CMC)+ 纯碱(Na2CO3)低固相冲洗液的配方：清水(H2O) +膨润土+钠羧甲基纤维素(Na-CMC)+ 纯碱(Na2CO3)低固相冲洗液性能要求： 比重1.07；粘度 20-24s；PH值9-11；含砂量0.5%；失水量15mL/30min。3.5设备安装及钻场平面

14、布置3.5.1设备安装(1)孔位地基应平坦、稳固、安全适用。钻塔底部填方不得超过塔基面积的1/4。(2)进行深度较大的钻孔施工，基台下部应挖坑，并用混泥土墩进行加固。(3)基台、机械设备的安装必须稳固、水平、周正。钻机立轴、天轮与孔口中心必须在同一直线上。(4)钻场所有安全防护设施必须符合岩芯钻探安全规程的要求。3.5.2钻场平面布置钻场平面布置示意图见附图34施工组织4.1设备选择4.1.1选择依据根据钻孔设计深度、钻孔技术要求和工期要求，结合我单位现有设备配备情况和其他类似地区的施工经验，考虑到施工规模和钻进方法，设备选择依据如下：4.1.1.1满足金刚石钻探工艺需要，速度范围要大，高、低

15、转速兼并。4.1.1.2满足大口径水文孔钻探施工工艺需要，钻机扭矩大。4.1.1.3满足该工区钻孔深度范围大的要求，孔深10430m。4.1.1.4满足大口径水文孔钻探施工工艺需要，冲洗液的循环用量大。4.1.2设备选择主要钻探设备选择见表4。钻探附属设备配置见表5。钻探钻具、管材配置见表6。表4 拟配备的主要钻探设备一览表名 称规格及型号单位数量负荷和功率产 地备 注钻 机阿特拉斯CS14台 套3瑞典钻 机XY-4台 套356KW、47KW无锡泥浆泵BW-250台 套415KW 衡探柴油机R4105ZD-1 台 套356KW潍柴配钻机柴油机R4100ZD-1台 套247KW潍柴配钻机柴油机R

16、3105ZD-1台 套136KW潍柴配钻机表5 拟配备的附属设备一览表名 称规格及型号单位数量负荷和功率产 地备 注搅拌机棒式套123KW泥浆搅拌千斤顶台套2100t备用潜水泵QT6-110/32台24KW深圳永固抽水试验备用潜水泵150QJ10-78-1台24KW山西解州抽水试验备用测斜仪DS套2探矿工艺所YT泥浆测试仪台1汽 车双排皮卡辆1工地值班表6 钻具管材配置一览表名 称规格及型号单位数量备 注钻杆89m2400绳钻钻杆70m3000绳钻反丝钻杆50（或60）m1200备用套管130m100套管110m100岩芯外管89套10岩芯外管70套10岩芯内管95内管套16绳钻内外管总成S7

17、5套164.2施工安排4.2.1施工工期钻探施工进度计划见附图44.2.2工期保证措施（1）加强钻场的施工组织管理，配备责任心强、业务技能强的钻探工人。（2）加强各工种间的衔接工作，避免等待、窝工等现象发生。（3）保证物资供应及时到位，做到保障有力。（4）加强安全防范教育，尽量避免重大的机械事故和孔内事故的发生。4.3施工组织管理和人力资源配置4.3.1组织管理本项目采用直线职能制组织机构形式进行管理，其优点是权力集中，命令统一，职责分明，决策迅速，隶属关系明确。项目实行项目经理负责制，项目经理由具备丰富工程实践经验的高级工程师担任。项目经理对整个项目的组织、施工、协调、质量、安全文明生产等活

18、动负总责。项目项目总工由有十五年以上工程实践经验的高级工程师担任，其职责是负责本项目的日常技术工作，协助项目经理开展项目的管理工作。技术、生产和安全部门负责人由具有丰富的工程实践经验的专业高级工程师或工程师担任。配备责任心强、业务技能强、具有类似地层钻探经验的机班长和工人。后勤部门负责人由具有周边关系协调、物资供应、后勤生产、生活保障等实践经验丰富的人员担任。4.3.2人力资源配置该工程工期紧，任务重，施工难度大，根据以前高原施工的经验，主要岗位和人员见表：人员配置一览表岗位人数职称备注项目经理1高级工程师负责项目的各项工作项目总工1高级钻探工程师负责生产、技术、质量、安全专职质量安全员1工程

19、师负责施工质量、安全管理工作后勤保障组1材料采购员1库管员1机修人员1高级技师1人炊事员2驾驶员2机长3高级工班长7高级工钻工18中级工合计395 保证质量的技术措施5.1保证岩芯采取率的技术措施为保证岩芯的采取率，采用绳索取芯和SD系列单动双管钻具钻进工艺，这样岩芯的采取率普遍较高；但对破碎地层应采取“少打多捞”原则，防止岩芯堵塞钻头而将岩芯推损磨掉，影响采取率。保证岩芯采取率的技术措施：（1）必须按照钻探规程进行操作，严禁打懒钻、磨钻。严禁盲目追求进尺，不准超时间或回次进尺超过岩芯管有效长度钻进。（2）每一个回次，必须认真检查单动机构是否转动灵活，防止双管双动，影响采取岩芯。（3）每一个回

20、次，必须认真检查卡簧座与钻头间隙是否调整到规定的范围，同时检查卡簧及卡簧座磨损情况，保证有效采取岩芯。（4）采用绳索取芯钻进工艺，必须确保内管到位后方可钻进，防止打单管。（5）采用绳索取芯钻进工艺，岩芯堵塞及时捞取内管；下钻遇阻处理无效必须提钻；钻进中发现钻头“打滑”不进尺必须提钻。5.2 预防钻孔歪斜的技术措施防止钻孔歪斜，是钻进过程中的重要措施。如果钻进中孔斜超限，不仅影响勘探成果，造成报废孔，而且还会加剧钻具的磨损，极易造成孔内事故。所以在钻进过程中要高度重视和注意防止孔斜，才能提高钻孔质量，减少孔内事故，提高钻探效率，确保安全生产。施工过程中，各机组除严格执行有关地质钻探操作规程外，还

21、应注意以下几点：（1）正确地安装钻探设备，把好开孔关。钻探设备必须安放在坚固、稳定的基础上。钻塔和钻机必须安装周正、坚固、水平。钻塔天轮、提引器中心、钻孔中心、立轴中心必须在一条直线上。开孔钻进100-200米时，应对钻机基础螺丝、地基是否下沉和四点是否还在一个直线上进行一次全面检查，发现问题及时纠正。（2）钻塔各部螺丝，特别是斜拉手中间的螺丝必须齐全坚固。钻塔与地梁木要用螺丝固紧，横、顺地梁木交接处必须用螺栓连接。（3）开孔钻具要直，必须按设计方向开孔，钻进时要轻压慢转，其长度应随钻孔延深逐渐加长，按设计方向将孔口管固定稳固。（4）换径和扩孔钻进都必须采用导向，且同心度要好。换径钻进5-10

22、米后要测斜一次，达到设计要求方可继续钻进，否则，要采取纠斜措施或重新开孔钻进。（5）不得将弯曲、不同心的钻具下入孔内，孔内钻具必须有足够的刚度和长度，保证使其具有稳定性和导向性。（6）在易斜井段钻进时，用好冲洗液保证钻孔孔壁稳定，防止孔壁垮塌，尽量采取轻压快转法。在同一地层钻进时，三班钻进参数应保持一致，严禁随意改变钻进参数，不得盲目追求进尺而大压钻进，采用正确的钻进规程;（7）钻进溶洞地层，加长粗径钻具穿过溶洞，下入套管封闭溶洞后再继续钻进。（8）每50米测斜一次，并将结果记录在班报上。5.3保证钻孔封闭质量的技术措施接到封孔通知书后，方可进行钻孔封闭。封闭时应做到以下几点：（1）严格按照钻

23、孔施工指示书的要求封闭相应钻孔层位段。（2）水泥、河砂、水必须符合规范要求。水泥要求用425硅酸盐水泥。所用水泥不能超过储存期和受潮结块，河砂为纯净的中粒沙且不含泥土，要用不含酸性和杂质的清水。（3）砂浆配置方法是按比例先制水泥浆，然后加砂子掺合，搅拌均匀即可。切忌加水过多或过少。（4）封闭前必须洗孔，待返出的泥浆粘度在18-19s时即可停止洗孔。（5）钻孔封闭时各层间以木桩架桥。（6）封孔采用漏斗注法，钻杆距离孔底0.5米，然后向孔内送清水，待孔口返水正常后开始注浆。灌注时，为防止砂子沉淀，要有专人不停地搅拌砂浆。如封闭时间较长，可慢慢提升钻具，但钻具下端不得提离砂浆面。封孔工作完成后要用砂

24、浆取样器取样证实，如未达到要求，必须重新补封。（7）封孔后孔口处埋制水泥桩或大木塞，要求桩高出地面50cm ,并标注孔号、孔深、施工日期。 5.4其他技术措施（1）各类原始记录必须按规定填写，记录齐全，字迹清楚，不得随意涂改，严禁追记和弄虚作假。（2）用红色油漆对岩芯箱进行编号。（3）孔深校正：使用检验合格的钢卷尺丈量钻具，严禁使用有伸缩性的皮尺，保证加减误差小。每钻进50米时，需对钻具立根全部进行丈量，并合理平差。6 安全文明施工及环保措施6.1安全制度（1）认真贯彻“安全第一，预防为主、综合治理”的方针，搞好安全防范教育。（2）定期组织学习安全生产法。（3）严格执行地质勘探安全规程。（4）

25、认真执行安全操作规程，落实安全生产奖惩办法。6.2保证安全的技术措施6.2.1现场安全设施及安装项目部将钻场的各种机械设备的安全保护设施配齐配全，并保证各种安全设施的性能良好。在钻塔、钻机及各种设备安装的同时，安全设施一定要按规范要求稳固地安装在规定的位置。对施工时暂时还未配齐的安全设施，应立即解决或限期解决。对所有钻探设备及设施应按规范要求进行安装，严禁钻机、钻塔及各部件短钉少铆。开孔验收时，必须由专职安全人员和项目有关人员参加，并对钻场所有设备、设施的安装按照规范要求进行逐项检查，对存在的问题应及时提出修整意见。未经验收或验收不合格者，安全人员不得在验收书上签字，也不允许钻场开钻；否则，将

26、追究其行政责任和经济责任。6.2.2保证人身安全的技术措施各级施工人员在施工过程中必须牢固树立“安全第一，预防为主、综合治理”的方针，坚持“以人为本”的原则；严格遵守国家安全法、地质勘探安全规程、岩芯地质钻探规程及国家和本单位制订的有关安全生产的规定、办法。钻场必须建立安全生产领导小组和健全各项安全生产规章制度。施工中施工项目经理为本部门的安全第一责任者，负责安全生产；钻机机长为本钻机的安全第一责任人，负责全机组的安全生产工作；各班班长为本班的安全第一责任人，负责全班的安全生产工作。同时，施工还必须做到以下几点：(1)施工时，当人身安全无保障时，员工有权拒绝冒险作业，有权制止任何人违章作业；员

27、工必须自觉遵守安全生产规章制度和劳动纪录，不得违章操作；机长及其管理人员不得违章指挥，(2)无论是钻机人员或其他工作人员，凡进入钻场内都必须遵守有关安全工作条例，严格执行有关劳动用品穿戴的“四个必须”、“四个不准”。(3)施工人员上班前严禁喝酒，当班人员上班时不准打闹，工作时内不准擅自离开工作岗位。(4)机长、班长要加强对新上岗施工人员的安全生产知识的培训和教育。安全生产必须月月讲，天天讲，时时讲。(5)操作各种机械设备，必须是正副班长或熟练工人。操作时必须精力集中，相互配合协调，以避免人伤事故的发生。(6)钻塔安装、拆卸必须在机长的统一指挥下进行。装、拆人员必须戴安全帽，塔上人员必须系好安全

28、带，安全带不准系在正在和将要拆卸的塔件上。下放塔件或安装钻塔时，下方不得站人。6.2.3防火、防雷、防风、防雨的技术措施(1)钻场上应随时都配有防火、灭火器材，并放在取用方便处；钻场有明火的地方应派人专门管理，施工期间严禁乱丢烟头；严禁在柴油机排气管或火炉上烘烤易燃品。(2)正常钻进时，要注意孔内喷气 (尤其是瓦斯)，一旦发现喷气，钻场应立即切断电源，并立即通知有关部门。(3)住房内严禁使用电炉和乱拉照明用电线。(4)雷雨季节施工时，钻场必须安装符合规范要求的避雷针，钻塔四角应用钢绳绷紧，钻场四周应设排水沟。钻孔应尽量避免布置在边坡上或边坡下，如无法避免时，钻场人员以及有关人员在雷雨季节施工时

29、，应随时注意当地天气预报，如遇雷雨、大风预报，应及时通知有关部门和钻场，做好防雷、防风、防雨准备，力争避免或减少天灾带来的损失。6.2.4森林防火措施在有森林处施工，必须杜绝森林火灾。（1）项目部和各施工钻机要加强领导，认真落实森林防火责任制，组织员工学习中华人民共和国森林法、森林防火条例等有关法律、法规，提高广大员工的防火意识，使之落实于每个人的行动中。（2）施工现场、驻地醒目位置粘贴森林防火宣传标语，钻场必须配备灭火器2个，驻地必须配备灭火器2个，并要求每个员工会正确使用。（3）在林内、林缘带，禁止在野外吸烟、烧火做饭、烧火取暖；禁止火把照明、烧蜂、燃放鞭炮。（4）发现险情必须及时报警，并积极参与灭火，专职与兼职安全员要尽职尽责，排查施工中可能存在的一切安全隐患，督促机组严格执行，发现隐患问题及时处理相关当事人。6.3文明施工（1）遵纪守法，共同维护当地治安。（2）尊重当地民俗习惯，与周边居民友好交往。（3）和谐施工，互尊互爱，严禁吵架斗殴，酗酒闹事。6.4环境保护（1）修筑施工便