探矿工程施工技术设计

探矿工程施工技术设计二〇一〇年八月殷关虎•我局恢复探矿工程施工技术设计编写与审批办法已经有四年多了，不少单位非常认真，进步很大，从不懂写到写得比较简单、不太切合实际，直到写出连评委都找不出多少毛病的“样板”设计。比如四队一公司和310队的钻探施工技术设计，四队和地勘总院的浅井施工技术设计等都达到了较高的水平。但仍有不少单位存在一些问题，需要加以改进提高，使探矿工程施工技术设计真正成为能指导生产、指导施工的有用的东西，而不是为了应付上级或用来推卸责任的挡箭牌。•一、目前仍存在的问题和不足•1.有些单位编写设计的不是探矿技术人员，不熟悉施工，写出来的东西外行话很多，也不能很好的指导生产；•2.编写之前，编写人员没有到施工现场踏勘，闭门造车，写出来的东西不切合实际，当然也很难起到指导生产的作用；•3.施工设计没人认真审核，总工办也没有对设计进行初审，或初审后没有认真修改，交上来的设计错漏较多；•4.有的单位完全是照抄我们推荐的“样板”设计，有的甚至连矿区名称、所在县域都没有改就交上来了，当然不可能结合矿区的实际了；•5.不少设计还是抄规程的多，前后重复的多，篇幅不少，但有用的东西不多；•6.有的设计前后矛盾，比如对岩石的可钻性、研磨性，不同可钻性岩石的进尺数，使用设备的类型，典型钻孔的口径，泥浆配方和封孔方法、水灰比等；•7.绝大部分的探矿技术人员，对生产效率的计算和施工工期的推算方法不熟悉甚至完全不懂。•（实际上即使是我们推荐的“样板”设计水平还不是很高的，与以前我们编写的探矿设计相比还是低水平的，我们一定不能沾沾自喜，应更上一层楼。）•二、怎样才能编写好探矿施工技术设计•（一）总体要求•1.按局发文件规定的设计提纲编写，并由单位总工办进行初审；•2.根据初审意见进行修改，然后将设计报局科技处审查或备案；•3.熟悉规程规范，所编设计除地质或业主有特殊要求外，不然不能超过规程规范的要求；•4.结合本单位实际，尽量使用现有的设备和材料；•5.熟悉各类定额和单位的生产水平，使设计既符合实际，又对施工起指导作用；•6.为提高生产效率、缩短工期，应尽量采用“四新”。•（二）设计的依据•1.计划任务书；2.地质设计；3.业主的具体要求。•地质设计部门或施工委托单位应在施工前2个月左右提供计划任务书和地质设计书，应该有矿区交通位置图、工程一览表、标明工程位置的地形地质图、勘探线剖面图、钻孔理想柱状图、文字说明等有关图件和资料。•施工单位一般应按地质项目分矿区、分年度编写施工技术设计，由单位探矿技术负责组织编写，经单位总工办初审后定稿。•（三）施工设计的编写程序•1.收集资料：包括按施工性质分类的钻孔数量（如普查、勘探、水文、工程等）、按不同技术要求分类的钻孔数（如直孔、斜孔、定向孔）、施工期限、施工位置、施工顺序、质量要求、理想剖面图及理想柱状图等，还应收集本单位或其他单位过去施工的时效以及本单位施工类似地层的效率、质量、采取的措施和存在问题等。•2.现场踏勘：由单位的探矿技术负责带队，设计编写人员参加，地质人员介绍矿区情况，使施工单位对矿区有个初步了解。•设计人员必须到现场进行踏勘，对矿区有个全面的了解，才能编写出能指导生产的施工技术设计来。•1)了解进矿区的道路：以便确定修路的工作量以及是否会耽误设备的进场等；•2)了解机台位置：以便确定平台工作量和平台所需时间；•3)初步确定矿区便道：以便确定修便道的工作量和搬迁所需的时间；•4)寻找生产用水：以便确定生产用水供水方式和所需设备和水管的数量；•5)了解当地雨季和年降雨量：以便千方百计避开地质灾害的发生；•6)了解钻孔穿过地层的特征：以便确定典型的钻孔结构、采取相应的施工方案和钻进参数；•7)了解矿区覆盖层的厚度：以便准备各类套管、泥浆材料和处理剂等；•8)了解矿层采心的难易程度：以便准备相应的取心工具；•9)了解地下水的埋深情况：以便确定封孔的大体位置和封孔方法；•10)了解矿区附近有无高压电：以便确定施工设备使用何种动力；•11)了解民工和青苗赔偿等情况。•3.编写施工技术设计•要严格按照地质提出的工程质量要求和施工顺序，编写应采取的技术措施；安排确定施工人员、设备、材料和生活设施；根据施工期限确定钻机的开动数和安排好各个月的生产进度。对一些工作量较多、地层复杂、采用现有施工技术有困难的矿区、从未施工过的普查矿区或地质质量要求超规范的矿区，可以采用先上一台钻机打试验孔，取得一定经验教训后再大量上钻机施工。•（四）施工准备•施工准备是实施施工技术设计、作业计划的具体执行步骤，施工准备必须充分、周全，才能保证施工的正常、顺利进行，而施工准备的依据是施工技术设计。•1.物质准备：1)设备准备根据地层条件、钻孔深度、终孔直径确定设备类型；2)物资准备根据地层条件、钻孔结构、钻孔深度和生产定额、材料消耗定额确定钻头的类型和数量，钻杆、岩心管、套管的规格和数量，生产用水护孔材料的规格和数量；3)供水准备根据水源的分布、流量的变化，选用供水方式、水站级数和供水设备的类型、水管规格和数量等。•2.现场准备•1)与地质人员一起落实孔位，做出标志，孔位应尽量避开发生地质灾害的危险区域；•2)按照钻孔深浅、选用钻机类型，按标准平好基台；•3)修好便道，并把设备、材料等运到机场；•4)安装钻塔和各类设备；•5)安设水站，把水管接到机场或大水池。•最后组织人员对安装质量进行验收后，方能开钻。三、钻探技术设计的编写钻探技术设计是整个施工技术设计的最主要部分，在设计编写提纲中钻探只有5条，坑探也只有11条，似乎很简单。但是如果缺了这部分的内容，其他内容就变得毫无用处，本人认为这部分内容编写的次序可以有先有后，但总量应占总设计篇幅的60%左右，这样才对生产有指导作用。主要内容如下：（一）钻孔结构•又称孔身结构，是指钻孔由开孔到终孔的孔径变化。总的原则是钻孔结构越简单越好，不但施工简单，准备的钻具、套管和工具等也可以少一些。要结合施工方法、施工手段和地层条件，以及钻孔的深浅来确定，即要讲清楚选择钻孔结构的依据。钻孔结构图包括孔深、开孔和终孔直径、孔径更换次数和所在深度、下入套管的层数和位置，以及套管的固定方法等。（二）冲洗液的选择和护壁堵漏1.冲洗液的选择：钻进中的冲洗液相当于人类的血液，它起到冷却钻头和将岩粉或钻屑携出孔口的作用。选择是否得当，对钻进有直接的影响。常用的冲洗液有清水、无固相冲洗液、低固相泥浆和其他类型的泥浆等。选用清水做冲洗液，那么这部分内容就简单了，提纲中的（1）—（4）可以省略，只要写第（5）部分就可以了。•(1)如果确定使用无固相冲洗液，就必须注明处理剂的名称、加量和调制、维护保养方法；•(2)如果选用低固相泥浆，就必须注明使用何种粘土或粘土粉，它的造浆性能和加量，选用什么样的处理剂，加量和絮凝剂的加量。•(3)如果是粉状絮凝剂还要讲清楚它的水解方法，当然还要讲清楚该冲洗液的日常维护办法；当采用金刚石钻进时，还要确定润滑剂的型号和加量，配制方法和补充维护保养办法；•(4)如采用特殊类型的盐水泥浆、混油泥浆、加重泥浆、钙处理泥浆、泡沫泥浆等都要相应讲清楚他们的护壁原理，配制方法和保养方法等，总之要起到指导生产的作用，当然也不要面面俱到，一个矿区不可能什么冲洗液类型都用到。•(5)在使用泥浆做冲洗液时，千万不要忘了不同类型地层确定采用不同类似泥浆的性能指标，也别忘了平时对泥浆性能的测定。2.护孔•保护好钻孔是能否正常钻进的前提。首先要根据钻孔结构、地质设计和钻孔数量等，计算出整个矿区不同规格的套管所需总量，并根据施工顺序、施工进度和开动钻机的数量来确定矿区应准备的各类套管的数量，因为套管护孔是最常规也是效果最好的护孔方法。当然也要讲清楚如何下好套管，套管底部位置的确定和底部的止漏方法，以及预防套管在钻进过程中脱扣、下掉等，以免发生套管事故而影响生产。•水泥护壁堵漏已径是钻探施工中的常规武器了。一般分两类，一类是在泥浆中加入适量水泥，起到增加泥浆的粘度、比重，减少流动度，起到防坍塌和堵漏的作用，最后再逐步改为正常的泥浆钻进；另一类是在钻孔发生漏失或垮坍的地段，用水泥浆进行封闭，待其凝固后再钻穿它，往往能起到堵漏和防塌的目的。以上两种方法，均应讲清采用何种水泥，何种添加剂、速凝剂以及加量和水泥浆的配制等，后一种方法还应注明灌注方法、侯凝时间和透孔过程中的注意事项。（三）钻进方法的确定•钻进方法是指向地下钻孔时，破碎孔底岩石的方法及技术措施的总称。根据破碎岩石的外力作用性质及方式，钻进方法可以分为冲击钻进、回转钻进、冲击回转钻进以及振动钻进等；按钻进时是否采取岩心，则分为取心钻进与不取心钻进；按回转钻进时破碎岩石所使用的磨料，又分为硬质合金钻进、钢粒钻进和金刚石钻进等；按取心工具和取心方法分为单管、双管取心钻进，绳索取心钻进，反循环连续取心钻进，部分取心钻进和不取心钻进；按冲洗液和冲洗液循环方式可分为清水钻进、泥浆钻进、空气钻进、乳状液钻进、正循环钻进、反循环钻进和无泵钻进等，因此，这部分实际包括了四方面的内容：（1）应根据岩石的可钻性、研磨性、完整程度，来选择磨料和钻进方法；（2）选择不同类型的钻头；（3）选择不同钻进方法下的钻进参数；（4）不同钻进方法的操作规程和预防事故的措施。现分述如下：•目前，钻探使用的磨料已不再是金刚石、硬质合金和钢粒三种了，在钢粒钻进已基本淘汰的情况下，又增加了针状合金、复合片、聚晶和其他超硬材料等，因此，我们要根据实际情况来加以选择，达到多快好省的效果。•回转钻进已不再是唯一的钻进方式了，象冲击回转（液动和气动）、潜孔锤、螺杆钻、大口径绳索取心和多种钻进形式在同一钻孔中的联合应用等，都是本节要选择的内容。•钻头类型选择的正确与否是提高钻进速度的重要因素。例如金刚石钻进在正常岩层中为了提高钻进速度，常采用高品质、大颗粒的天然金刚石来做钻头；为了提高硬岩中的钻进速度，常采用高低锯齿形钻头；为了克服坚硬岩层的打滑现象，常采用酸蚀法，使金刚石出刃，也可采用降低胎体硬度的办法，使它在钻进过程中金刚石容易出刃……总之，对付不同的地层要采用不同的钻头，包括选择不同的胎体硬度、不同的金刚石浓度、不同的金刚石品级和不同的金刚石粒度以及不同的钻头唇面形状等等。当采用合金钻进时，也要根据不同的地层选用不同的钻头类型和规格，同时要选用不同的硬质合金和规格，比如采用方柱状合金还是大小八角合金或针状合金，是品字形钻头还是密集形钻头；还要根据地层的软硬选用不同的镶焊方式，是正镶、直镶还是负镶等等。•根据不同的钻进方法、取心方式、钻头形式等来选择不同的钻进参数，一般分为钻进压力、转速和冲洗液量等几个方面，压力中应注明初始压力和正常钻进压力；转速中金刚石钻进应分表镶和孕镶，最后制定出不同口径情况下的钻进参数表。•在钻进参数确定后，就可以制定分层钻进的操作规程和应采取的技术措施了，这实际上是最重要的，是要大家遵照执行的，可以采用列表的形式。•最后是制定在采用以上钻进方法的情况下最容易发生的孔内事故的预防措施。（四）保证质量的技术措施设计提纲中只有简单的四条，但这四条包含了非常重要的内涵，应包括如下内容：（1）建立质量保证体系（2）针对钻探质量六大指标，分别制定提高质量的具体措施。四、坑探技术设计的编写•坑口位置的确定坑口位置一般由地质来决定，但必须考虑以下条件，在交通干线下部的坑口，其上部覆盖层厚度应大于15m，坑道穿过铁路、公路时应征得有关部门的同意方可施工等。在施工设计中应标明坑口的标高，坑道的走向和坑道所处位置的交通区位示意图，应标明坑口到简易公路的距离和道路的好坏程度，以便确定修路到坑口的工作量和坑口工棚和车间、发电压风设备的设置；坑口上方应有防、排水措施，坑口应稳定、坚固；地处道路上方或陡坡的坑口应有防护措施。•坑口的规格：一般也应由地质来定。但从方便施工，便于铺设水管、风筒、电缆、铁轨等，又要确保矿车出入方便，短浅坑道可以适当缩小规格，这样既减少了掘进、出碴和支架的工作量，坑口又比较安全，常用的主窿规格和形状如下：常用主窿规格和形状170018005776●·：12342300°R