隧道深孔绳索取芯钻探及泥浆护壁技术浅析与实践_洪建彬

1.2 地层情况及影响钻进的因素
（1）第 四 系 松 散 层 第四系主要为坡残积松散碎石土、含砾粉质粘土，紫红、 黄褐色，松散-稍密状态。 （2）基 岩 基岩主要为白垩系砂岩、粉砂岩夹泥岩，薄-中厚层状，节 理发育，强风化厚度小，岩体完整性差，岩芯破碎，钻进过程中 漏水严重，常出现掉块、塌孔等现象，取芯困难。 （3）断 层 破 碎 带 隧区位于云贵高原北部扬子准地台滇东北台褶带， 多处 发育断层、向斜、背斜，燕山晚期构造运动及喜山期新构造运 动比较活跃，岩层层产状变化，岩芯破碎，在钻进过程中冲洗 液基本漏失，常发生埋钻、卡钻事故。
【摘 要】本文结合具体工程实例，对××矿区的银矿的构造成矿及其特征进行了分析，接着分析了该矿区银矿的变质作用、主要银矿物特征以 及矿物嵌布和交代特征。
【关键词】银矿资源；构造成矿；构造特征；矿物特征；嵌布交代
【中图分类号】P618.52
【文献标识码】B
【文章编号】2095-2066（2014）15-0147-02
（2）凝 结 时 间 为了避免灌注水泥事故， 要求水泥浆的初凝时间大于 60min，在 必 要 时 ，水 泥 浆 的 初 凝 时 间 在 一 定 范 围 内 可 任 意 确 定，初凝和终凝的过渡时问尽量短。 （3）一 定 的 早 强 效 果 水泥浆终凝后迅速具有一定的强度。 根据施工实践，当水 泥石具有 1MPa 左右的 抗 压 强 度 时 ，绳 索 取 芯 工 艺 条 件 下 ，就 能从孔内取出Ⅱ级左右的灰心，达到堵漏护壁的效果。 但是，使用水泥护壁，从开始准备到恢复生产，至少需要 3d 的时间，如深孔段灌注 水 泥 ，则 需 要 更 长 的 候 凝 时 间 ，有 时 长达一星期以上，效果还难以保证。 使用传统的速凝剂，凝结 时间难以控制，施工风险大，事故多。 因此在本次钻探中使用 水泥净浆进行堵漏时， 选用 SW 高效早强减水 剂 配 合 普 通 硅 酸盐水泥 使 用 ，水 灰 比 0.6，SW 高 效 早 强 减 水 剂 8～10%，使 护 壁 待 业 时 间 缩 短 至 10～12h，就 能 取 出 完 整 的 、强 度 较 高 的 灰 芯，成功解决护壁问题。
【关键词】深孔钻探；绳索取芯；护壁泥浆；井管
【中图分类号】U455
【文献标识码】B
【文章编号】2095-2066（2014）15-0146-02
低碳世界 ＬＯ Ｗ Ｃ Ａ Ｒ Ｂ Ｏ Ｎ Ｗ Ｏ Ｒ ＬＤ
妥安隧道位于禄丰县境内，既有成昆铁路左侧，沿龙川江 右 岸 连 绵 山 体 逆 流 而 上 ，设 计 为 双 线 隧 道 ，全 长 13450.0m，为 全线第一特长隧道。 该隧道自硝井村子后面傍山进洞，穿行于 龙川江右岸剥蚀低中山侵蚀地貌区，山势连绵，波状起伏。
引言
矿产资源的构造成矿是以构造作用及其演化为主线，利 用各种勘查技术手段来研究区域研究成矿规律和各种找矿预
测方法，对于研究勘查找矿工作具有重要的意义。
1 银矿的构造成矿实例分析
矿区构造与区域构造相吻合，主要以北北东向构造为主。 褶皱构造以龙头山背斜为主， 尚有的手把崖背斜以及发育于 推覆断层上盘的背、向斜构造。 断层构造以叠瓦状逆冲— ——推 覆 断 层 为 主 ，主 要 有 F1、F6、F5，其 次 发 育 配 套 断 层 F2、F11、 F15、F9 及后期断层 F7，构成××矿区复杂的构造格架。
1 隧道区地质概况
1.1 区域地质及地层概况
隧道从硝井进洞，穿过连绵起伏山体，在甸尾出洞，隧道 全长 13450m，最大埋深约 585m。 洞身通过地层 岩性 有 ：侏 罗 系下统冯家河 组 （J1f） 泥 岩 夹 粉 砂 岩 ； 白 垩 系 下 统 高 丰 寺 组 （K1g） 砂 岩 ， 普 昌 河 组 （K1p） 泥 岩 ； 白 垩 系 上 统 江 底 河 组 一 段 （K2j）粉 砂 岩 夹 泥 岩 ，江 底 河 组 三 段 （K2j3）泥 岩 夹 钙 质 泥 岩 及 泥 灰 岩 ，含 石 膏 、盐 岩 、芒 硝 兰 石 棉 ，江 底 河 组 四 段 （K2j4）粉 砂 岩 夹 泥 岩 ； 白 垩 系 上 统 赵 家 店 组 （K2z） 厚 层 长 石 砂 岩 夹 薄 层 泥 岩；白垩系上统马头山组（K2m）泥岩。 该隧道地质构造复杂，约 有七处发育断层，三处发育向斜及背斜，白垩系下统高手寺组 （K1g）砂 岩 、白 垩 系 上 统 马 头 山 组 （K2m）泥 岩 均 与 侏 罗 系 地 层 呈角度不整合接触。
1.1 断裂构造
F1 断 层 ：南 起 老 君 山 矿 段 的 豆 花 铺 ，北 至 黄 珙 山 的 利 台 上，长 1880m，向北延至大明槽附近被 F6 断层 切割；断层倾向 东，倾角较陡。 断层为逆冲-推覆性质，将中奥陶统、中泥盆统 和下二叠统地层推覆至下二叠统栖霞、茅口组地层之上。 地层 断 距 400~700m，断 层 破 碎 带 宽 0.2~30m，主 要 由 角 砾 岩 、碎 裂 岩、糜棱岩、断层泥等组成，角砾、碎斑、基质成分有灰岩、白云 岩、玄武岩、砂泥质等。 破碎带不同空间部位岩石成分有差异， 主要与断层上、下盘地层岩性有关。当上盘地层为 P1q+m、D2q 时，破碎带岩石成分主要为碳酸盐化的砂岩、粉砂岩。 断层角 砾 呈 次 棱 角 状 - 次 圆 状 ， 砾 径 大 小 一 般 为 0.20×0.1m~0.01× 0.02m。 断层带中上部为碎裂岩，下部为角砾岩，底部为糜棱岩 和断层泥。 断层破碎带及其附近岩石蚀变强烈，尤其是中上部 碎裂岩带中，以铁锰碳酸盐化最为显著，次有铅锌矿化、铜矿 化 ，该 断 层 是 矿 区 主 要 含 矿 构 造 ，Ⅰ主 矿 体 即 产 于 断 层 破 碎 带 中上部的碎裂岩带中。
能源·地矿
LOW CARBON WORLD 2014/8
隧道深孔绳索取芯钻探及泥浆护壁技术浅析与实践
洪建彬（福建东辰综合勘察院）
【摘 要】成昆线妥安隧道深孔在钻进砂岩与泥岩互层含盐地层及断层破碎带的过程中，遇塌孔、卡钻、阻力大、漏水严重等问题，采用护壁泥
浆和金刚石绳索取芯钻进等工艺，取得了低成本、低风险、高效率的良好效果。
2 钻进方法及钻孔结构
根据隧道区地层特点，预测可能遇到的复杂情况、钻孔深 度和终孔孔径等因素来设计钻孔的孔身结构。 为实现安全、高 效钻进，采用三级钻进。
上 部 第 四 系 及 强 风 化 层 ， 采 用 大 口 径 （准150mm） 单 管 合 金 配合泥浆护壁钻进， 进入相对完整基岩 时， 下入 准146mm 井 管。 改用 PQ（122mm）金刚石绳索取芯钻进，穿 透 断 层 破 碎 带 后，以 PQ 钻杆作为护壁管。 之后用 HQ（96mm）金刚石绳索取 芯钻至终孔，预留 NQ（76mm）作为储备。
1.3 矿区构造综述
综合区内断裂构造和褶皱构造特点， 矿区总体构造格架 为叠瓦式逆冲推覆构造。 主要 逆冲-推覆断层为 F1、F6 和 F5 三 条 ，其 次 为 F2、F11、F15、F9 和 后 期 断 层 F7，构 成××矿 区 较 复杂的构造格架。
2 控矿构造特征
银的成矿作用是一个长期的动态过程，在这个过程中，构 造一直起着支配和调节作用。 银矿和其他矿床一样有较多控 矿因素，构造因素是较为重要的，它可以直接和间接影响其他 控矿因素，例如，元素的迁移和富集受构造运动的影响、构造 决定了元素迁移的物理化学条件。 总之，深入研究控矿构造及 其特征，就能更好地了解其他控矿因素，了解影响矿床产生和 发展的过程，能准确查明矿产的位置产状和形态。
罗卜地背斜：分布于观音山矿段，为 F5 断层上盘褶皱，夹 持 于 F5 和 F11 之 间 ，呈 南 北 向 分 布 ，长 550m，南 北 两 端 分 别 受 F11 和 F5 断层限制。 核部地层为下寒武统龙王庙组，两翼 为下寒武统沧浪铺组地层。 西翼地层产状 250~230°∠40~60°， 东翼产状 110∠40°，两翼均有褶皱发育，为紧密背斜。
2.1 向断裂构造控矿特征
矿区内断裂发育，NE 向断裂与银矿化关系最为密切。 在 南北向挤压体制下， 形 成 贯 穿 矿 区 的 一 系 列 NE 向 近 于 平 行 的断裂，见图 1。
其中 F2、F3 和 F9 断裂为主要控矿断裂，控制了规模最大 的Ⅰ#、Ⅱ#、Ⅲ#、Ⅵ#、Ⅶ# 矿体。 矿体成似层状、透镜状和不规 则状分布于断裂破碎带中。 这些断裂破碎带中无明显的主断 层存在，岩石被多组不规则的节理切割成大小不等的碎块，形 成碎裂Baidu Nhomakorabea构造岩，这类岩石渗透性和连通性好，构成了该银矿
主要采用 PHP 及 其 复 配 型 PHP+PVA、PHP+KHm 等 无 固 相冲洗液进行护壁。 PHP 冲洗液性能特点： 水解聚丙烯酰胺 （PHP）是由聚丙烯酰胺（PAM）水解而成。 PAM 是非离子型高 分子聚合物，分子量大且变化范围广，分子链长并由多个链节 组成，柔性强。 由于 PHP 是伸展的长链高分子化合物，具有多 种非离子吸附基团，如-CONH2 等，可通过氢键吸附黏土表面， 在岩层表面因多点吸附而形成薄的吸附膜， 不仅对水敏性地 层可减轻泥浆滤液对地层的侵蚀作用，而且对破碎地层，也可 因阻止滤液渗入裂缝和多点吸附膜的保护而不易产生坍塌掉 块 ，故 PHP 泥 浆 具 有 较 好 的 护 壁 性 能 ，基 本 能 够 解 决 孔 壁 稳 定、润滑和防止金刚石单动双管取芯管壁结垢问题，取得了较 好的使用效果，有效提高了钻进效率和钻探工程质量，孔内事 故明显减少，优质孔大幅提高。
4 结束语
根据隧道穿透地层特点， 合理选择钻进方法及钻孔结 构，提高了钻探效率，降低了孔内事故率、人工劳动强度，配 合有效的护壁泥浆，保证了孔壁的稳定，最终所有钻孔顺利
LOW CARBON WORLD 2014/8
能源·地矿
银矿的构造成矿分析
庄 辉（云南鲁甸八宝矿业有限公司，云南 鲁甸 657106）
1.2 褶皱构造
手把崖背斜：产 于 老 君 山 矿 段 东 侧 ，F5 断 层 下 盘 ，是 龙 头 山背斜的褶皱，轴向北北东-近南北。 区内延伸近 5km。 核部由 奥陶系红石崖组和上、下巧家组组成，东翼被 F5 断层破坏，岩 层倾角陡立，出露上、下巧家组；西翼出露下巧家组，地层倾角 20~30°，产状相对平缓。 背斜显示南段紧密，往北宽缓，且逐渐 消失，轴面呈向西倾斜的不对称褶皱。 在砂子厂沟南部，背斜 轴的张裂隙有零星铅锌矿化，并有少量老硐分布。
3 护壁泥浆的配置及使用
根据地层情况和钻进工艺， 所配置的钻井液应具有携带 和悬浮岩屑、润滑钻具、稳定孔壁、平衡地层压力等功能，防止 孔壁垮塌、掉块、缩径现象发生。
3.1 一般破碎地层
在钻孔钻探中，地层主要为砂岩夹泥岩等，受断层构造
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影响，岩石破碎、裂隙发育，部分地层漏失严重，施工中常发 生坍塌、掉块、漏失现象，属典型的硬、脆、碎、漏力学不稳定 复杂地层。
大虎山向斜：为龙头山背斜的褶皱，出露于矿区南缘，手
把崖背斜之西，与手把崖背斜相邻。 向斜北部被 F1 断层推覆 断层掩盖。 向斜轴呈北北东向展布，由下二叠统地层组成。 西 翼产状 300~330°∠30~35°，东翼 100~110°∠20~30°。
利 台 上 向 斜 ：分 布 于 黄 珙 山 矿 段 ，为 F6 断 层 上 盘 推 覆 体 内褶皱。 向斜轴呈北北东展布长 1250m，南 北两端被 F6 断层 限制。 核部地层为上寒武统二道水组和下奥陶统红石崖组，东 翼地层为下-中寒武统地层，西翼产状 90~110°∠30~40°；西翼 尚发育有次一级背斜构造。 为西陡东缓的不对称向斜。
3.2 严重破碎、漏失地层
在严重破碎、漏失地层，水泥护壁堵漏是一种既经济又十 分有效的手段。 对于护壁堵漏所使用的水泥浆主要有以下三 个方面的要求：
（1）水 泥 浆 的 可 泵 性 能 水泥浆的可泵性主要指水泥浆运用泥浆泵泵送的难易程
度，用可泵期和流动度来表征，岩芯钻探护壁水泥浆的可泵期 一 般 要 求 不 小 于 30min （ 慢 速 搅 拌 条 件 下 ）， 流 动 度 大 于 150mm。