复杂地层条件下的边坡锑矿地质特征及钻探技术.docxVIP

复杂地层条件下的边坡锑矿地质特征及钻探技术 山坡上的锡矿矿床分布在断层带（f）及其附近的影响带中。矿体以各种形态的脉象（如陡坡、倾斜和交叉）输出，输出形态特征相对复杂。属于软互层、硬、脆、碎层。一般来说，孔板带的钻孔是设计的，钻孔和施工是困难的。经过近两年的生产实践,逐步探索总结出了一套比较高效、优化的钻探工艺方法。 1 含矿层位及构造 矿区矿产种类为锑矿,是我国泥盆系锑矿的重要成矿区。其出露地层有:上寒武统三都组、下奥陶统锅塘组和同高组、中奥陶统十字铺组、中下志留统翁项群组、洞水组,下泥盆统丹林组和舒家坪组、中泥盆统龙洞水组、帮寨组及独山组、上泥盆统望城坡组和尧梭组、下石炭统岩关组。主要含矿层位为丹林组、其次为独山组和翁项群组。赋矿围岩以脆性石英岩为主,其次为粉砂岩、泥质灰岩和泥灰岩。矿区构造以断裂构造为主,褶皱构造不发育,仅有短轴小背斜。矿区出露以走向北北西,倾向南西的单斜地层为特征。断裂构造以北北西向的半坡断裂组为主,是矿区最主要的赋矿断裂,同时有北北东及东西向断裂产出。半坡锑矿主要呈陡倾斜大脉状交切地层产出。矿体总体呈北北东向展布,长1 200m,赋存于半坡断裂带(F1)及其旁侧影响带中,为一大型辉锑矿脉型锑矿。半坡锑矿床矿石的矿物组分比较简单,以辉锑矿主,次为锑华及锑赭石等,脉石矿物以石英为主,次为方解石、黄铁矿。 2 岩性岩性断裂带 该区钻孔所遇岩石主要有:浮土、石英砂岩、泥质砂岩、砂质页岩及砾砂岩、灰岩、白云岩及白云质灰岩。岩层倾角多在20度左右(西翼)、局部较陡达40°～60°(东翼),矿体于断裂带中产出。钻孔所穿透岩石绝大部份为石英砂岩,岩石坚硬,可钻性7～9级,局部地段达10～12级,研磨性弱、较完整;裂隙及断裂带多为硬、脆、碎的硅质岩屑及燧石充填物。由于矿区地形切割严重,在0～200m孔深段会出现漏水或严重漏水,掉块卡钻、坍塌埋钻等孔内事故。因此给钻探施工造成工艺要求高、钻孔事故多、效率低、成本高等不利因素,在施工中必须采取切实有效的钻探技术措施。 3 在过去两年中，施工中的钻孔 自2006年下半年开始进行钻探施工,到目前共完成12个钻孔6754.11m钻探工作量。详细情况见表1。 4 设计的钻孔结构特征及选择 4.1 钻孔结构及施工条件 由于该矿区在0～200m之间软硬互层,裂隙发育,属于非常破碎的复杂地层,为了减少和避免孔内事故,提高钻探效率,所以我们根据地层情况、终孔口径要求和钻孔深度,设计了多级(四级)钻孔结构,基本保证了钻探施工的顺利进行。详细情况见图1。 后来使用聚丙烯酰胺不分散低固相泥浆作为冲洗液,护孔堵漏效果比较好,因此钻孔结构也简化了一些,开孔采用Ф110mm口径合金钻进至基岩,下入Ф108mm套管进行上部护孔,然后换用Ф91mm口径普通金刚石、聚丙烯酰胺不分散低固相泥浆钻进至比较完整的层位,下入Ф89mm套管进行护孔,以Ф75mm口径绳索取心金刚石钻进至终孔。 4.2 钢心料的钻进 根据该矿区地层特点、岩石性质和钻孔结构特征,我们采用了分层钻进的工艺方法。开孔采用Ф130mm口径合金钻进至基岩,深度5m左右,下入Ф127mm孔口管,换Ф110mm口径普通金刚石钻进30～50m,至稍微完整的层位,下入Ф108mm套管进行上部护孔,然后换Ф91mm口径普通金刚石钻进100m左右,至比较完整的层位,下入Ф89mm套管进行中部护孔,最后换Ф75mm口径绳索取心金刚石钻进至终孔。虽然钻孔结构比较复杂,施工中也比较麻烦,但是对付比较破碎的地层还是非常有效的,减少了孔内事故,提高了钻探效率。 4.3 钻技术的选择 根据不同的钻进工艺、孔身结构,所选择的钻进技术参数见表2。 5 使用效果及效率 在该矿区,我们开始曾经使用过天然表镶和天然孕镶金刚石钻头,钻进效果并不太理想,而且成本很高。后来我们成立了科研攻关小组,与多家钻头生产厂联系,并经过反复生产试验,最后选择了低温电镀金刚石钻头,使用效果相当好,对于绳索取心钻进工艺来说,减少了提下钻时间,提高了纯钻进时间,降低了钻探成本。钻头寿命平均在33m,最高达43.55m;钻月效率平均为432m,最高达650m。金刚石钻头的性能参数详见表3。 6 清洁液和护壁清洁 6.1 相豆浆或聚丙烯酰胺无固相浆液冲洗液 根据该矿区地层情况和施工经验,在上部0～200m之间,大口径合金钻进我们选用普通泥浆作为冲洗液;普通金刚石钻进,我们选用聚丙烯酰胺不分散低固相泥浆或聚丙烯酰胺无固相泥浆作为冲洗液;200m以下绳索取心金刚石钻进,我们选用聚丙烯酰胺无固相泥浆作为冲洗液。 聚丙烯酰胺不分散低固相泥浆的配制方法为:首先在加水的过程中加入2.5%～3%(重量)的一级钠土和0.3%～0.4%(重量)的碳酸钠充分搅拌10分钟,使粘土颗粒高度分散、水化,再加入1%～4%(体积)特效