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摘 要:漓渚铁矿经过几十年的开采,目前最下层的开采巷道标高在-185米,相对于地面标高+65米,矿石开采已深入地下250米。原来勘查探明的矿石资源储量已近枯竭。为实现矿山可持续发展,需对深部进行接替资源勘查。
关键词:
前言:钻探施工技术
2005年矿山争取到了省财政勘探基金立项,委托我局进行接替资源勘查,经过各方面的充分论证,决定采用硐探和钻探结合的勘查方案,在现有-135米的巷道层面,设计施工穿(矿)脉平硐,并在穿脉平硐内开凿出钻探硐室,用钻孔揭露探明深部的矿体资源储量。
一 、巷道内钻探的优缺点分析
在漓渚铁矿矿区范围内,山体较为平缓,山顶海拔低于+162米,与地面海拔+65米的高差小于100米。在-135米巷道内设计钻孔,每个钻孔的孔深可以减少200—300米,这样钻探工作量和钻探的预算单价也相应减少,为深部地质找矿的钻探能力也留出余地。
穿脉平硐作为硐探的手段,首先对于-135米层面的矿体进行揭露,同时也为钻探施工提供硐室,并且在今后采矿时还可以作为采矿巷道而得以利用。由此看来,巷道内钻探具有一定的优越性和经济性。
在巷道内钻探可以减少或避免以下的影响
1、不受雨雪天气的影响,缩短了工期。
2、避免青苗赔偿。
3、钻机搬家用轨道机车直接运输,大大减少了劳动强度,缩短了辅助时间。
4、巷道内有现成的配电房,钻机动力电源可以直接连接,无需架设高压路线。
但巷道内钻探施工环境相对恶劣,首先是不分昼夜,都需要照明,巷道内的通风问题也要妥善解决,还有敲邦门顶的安全工作,需要有经验的专业人员配合检查。
二、钻探硐室的施工
钻探硐室的施工,首先要满足钻机安装的空间要求,尤其是硐室的高度要合理,还有承重件的锚固要牢靠。
1硐室的高度
对于钻探施工来说,硐室越高,钻杆立根提升越长,这样既提高了钻探的效率,也减轻了劳动强度。对于硐室本身的施工来说,硐室越高,施工难度越大,同时敲邦问顶的安全检查工作难度也越大。绳索取心钻杆定尺3米综合考虑以上的因素,以二根钻杆6米长作为立根提升高度,再加上滑轮组及天车的安装高度,硐室高度以8.5米为宜。
2出渣方法
硐室施工是采用打炮眼爆破的方法,开凿8.5米高的硐室,涉及到架设梯子高空作业的安全问题,而且架设好的梯子在爆破时需全部撤离。为了确保打炮眼和锚固牛腿的安全和方便,在出渣爆破废石时,不能把废石全部出渣干净,只把通道和工作面的废石清理出渣,留下的大部分的废石堆积成坡状,形成自然的通道。待硐室全部开凿完成,牛腿大梁安装好后,再把废石全部出渣,这样是既安全又方便。
3牛腿的形状和锚固
架设天车大梁是用4根直径40mm的园钢作牛腿,园钢的一头是弯曲成半圆状,此头的顶端与硐室侧壁紧贴组成牛腿,另一头锚固在硐室侧壁的锚眼内,锚固深度大于1米。这种牛腿的加工最方便,锚固也很牢靠。牛腿锚固安装好。在其上就可以安装天车大梁,考虑到安装的精度问题,天车大梁与牛腿用电焊的方法连接最方便和可靠。
三、 钻探施工的问题与处理
该矿区共设计施工11个钻孔,孔深在110—540米,矿区内岩石主要有矽卡岩(辉石石榴子石矽卡岩)角岩化砂岩、凝灰岩及角岩四类。其中矽卡岩岩石级别为VIII级,角岩化砂岩和凝灰岩岩石级别为IX级,角岩岩石级别为X以上。钻探施工过程中主要遇到了二个方面的问题,一是矽卡岩中夹有绿泥石化和膨胀润土化的破碎夹层,钻进坍塌严;二是在角岩中钻进,金刚石钻头打滑严重,严重影响了钻进效率。
1、岩矿心采取率
该矿区磁铁矿分布在矽卡岩中,而绿泥石化和膨润土化的断层也在矽卡岩中。断层带非常松软,在此层中钻进,极易发生岩心堵塞,造成空管现象,岩矿心采取率达不到设计规范要求。而且判断是否发生岩心堵塞有一定的难度,即使发生岩心堵塞钻进速度也无明显的变化,钻头带着堵塞的岩心,在非常松软的断层照常能进尺。
在施工第一只钻孔ZK06时,正常钻进至106.32米,最后一个回次进尺2.60米,提鉆后发现空管现象,当时以为是岩心脱落造成的,再下钻捞取跌落岩心,发现孔内没有一点残留岩心,当班班长觉得非常奇怪,因为该回次钻进时,钻进速度与正常钻进一样。泵压也没有异常情况。后来我们经过仔细的观察和分析发现在该层中钻进,若发生跳跃不均匀进尺,就一定是发生了岩心堵塞,需及时提钻,避免空管现象,确保岩矿心采取率达到设计要求。
2、护壁措施
绳索取心钻进一般选用清水作冲洗液,不但成本低廉,对钻头的冷却效果和排岩粉的能力都很好,而且可以避免绳索取心钻杆内壁附着泥皮,使绳索取心内管打捞顺利,避免频繁提钻发生。该矿区在遇到绿泥石化和膨润土化的断层带时,若还用清水作冲洗液,就会发生严重的孔壁坍塌,产生卡埋钻的事故发生,必须采取有效护壁措施。我们在施工ZK86孔时,钻进至156.78米,遇到断层带,孔壁掉块严重,回转阻力很大,考虑到该孔设计孔深510米,此时离钻孔终孔还有300多米,若用泥浆钻进,会因为钻杆内壁附着泥皮,而造成频繁提钻,严重影响钻进效率增加工人体力劳动强度。最后决定用水泥封孔,顺利通过了此层断层带。钻进至420米,发现孔内回转阻力又增大,孔内有6米多的岩粉,观察孔口返回的冲洗液中,岩粉成份很少也很细,用大泵量冲洗钻孔排粉,水泵蹩泵严重。我们分析判断,是孔深156.78米水泥封孔段再次发生坍塌,且在此处形成一个大肚皮,孔底返回来的岩粉被冲到此处,由于钻孔环形截面突然加大、冲洗液上返速度大幅度减慢,岩粉大量聚集在此处无法携带出孔口。若用大泵量冲洗钻孔时,大肚皮上端口处,孔壁与钻杆形成一个环状楔口,较粗的岩粉在此楔口处把钻杆抱死,造成蹩泵现象,泵量越大蹩泵越严重。再次用水泥封孔,从扫孔拿上的水泥心可以清楚的看到先是细岩粉成分,再是芝麻绿豆大小的粗颗粒成份,最后是10—15cm的砾石成份。钻进至490米,又遇断层带,我们用泥浆做冲洗液顺利终孔。
3 、打滑地层钻进
该矿区有一层角岩,最大厚度达90多米,角岩致密坚硬,岩石级别在X级以上,还伴有硅化。在此层中钻进,金刚石钻头打滑严重,严重制约了钻探效率。我们采取了以下几项措施。
(1)、适当增加钻进压力,S75绳钻采用1.5吨的压力。
(2)、选用专门适用打滑地层的钻头。
(3)、在硅化较强的岩石中钻进,采取以上两项措施、新钻头只在第一回次有明显效果,这应该是新钻头金刚石出刃较锋利的缘故,随后就继续出现打滑现象。我们经过多次的探索发现向孔内投入10—20mm的石子能比较有效的解决坚硬地层金刚石钻头打滑问题。这显然是人为破坏金刚石钻头胎体的方法,对钻头的寿命有影响。在该层中钻进金刚石平均寿命在25米左右。
结束语:
经过此次的实践,为今后巷道内钻探施工积累了一定的经验。
关键词:
前言:钻探施工技术
2005年矿山争取到了省财政勘探基金立项,委托我局进行接替资源勘查,经过各方面的充分论证,决定采用硐探和钻探结合的勘查方案,在现有-135米的巷道层面,设计施工穿(矿)脉平硐,并在穿脉平硐内开凿出钻探硐室,用钻孔揭露探明深部的矿体资源储量。
一 、巷道内钻探的优缺点分析
在漓渚铁矿矿区范围内,山体较为平缓,山顶海拔低于+162米,与地面海拔+65米的高差小于100米。在-135米巷道内设计钻孔,每个钻孔的孔深可以减少200—300米,这样钻探工作量和钻探的预算单价也相应减少,为深部地质找矿的钻探能力也留出余地。
穿脉平硐作为硐探的手段,首先对于-135米层面的矿体进行揭露,同时也为钻探施工提供硐室,并且在今后采矿时还可以作为采矿巷道而得以利用。由此看来,巷道内钻探具有一定的优越性和经济性。
在巷道内钻探可以减少或避免以下的影响
1、不受雨雪天气的影响,缩短了工期。
2、避免青苗赔偿。
3、钻机搬家用轨道机车直接运输,大大减少了劳动强度,缩短了辅助时间。
4、巷道内有现成的配电房,钻机动力电源可以直接连接,无需架设高压路线。
但巷道内钻探施工环境相对恶劣,首先是不分昼夜,都需要照明,巷道内的通风问题也要妥善解决,还有敲邦门顶的安全工作,需要有经验的专业人员配合检查。
二、钻探硐室的施工
钻探硐室的施工,首先要满足钻机安装的空间要求,尤其是硐室的高度要合理,还有承重件的锚固要牢靠。
1硐室的高度
对于钻探施工来说,硐室越高,钻杆立根提升越长,这样既提高了钻探的效率,也减轻了劳动强度。对于硐室本身的施工来说,硐室越高,施工难度越大,同时敲邦问顶的安全检查工作难度也越大。绳索取心钻杆定尺3米综合考虑以上的因素,以二根钻杆6米长作为立根提升高度,再加上滑轮组及天车的安装高度,硐室高度以8.5米为宜。
2出渣方法
硐室施工是采用打炮眼爆破的方法,开凿8.5米高的硐室,涉及到架设梯子高空作业的安全问题,而且架设好的梯子在爆破时需全部撤离。为了确保打炮眼和锚固牛腿的安全和方便,在出渣爆破废石时,不能把废石全部出渣干净,只把通道和工作面的废石清理出渣,留下的大部分的废石堆积成坡状,形成自然的通道。待硐室全部开凿完成,牛腿大梁安装好后,再把废石全部出渣,这样是既安全又方便。
3牛腿的形状和锚固
架设天车大梁是用4根直径40mm的园钢作牛腿,园钢的一头是弯曲成半圆状,此头的顶端与硐室侧壁紧贴组成牛腿,另一头锚固在硐室侧壁的锚眼内,锚固深度大于1米。这种牛腿的加工最方便,锚固也很牢靠。牛腿锚固安装好。在其上就可以安装天车大梁,考虑到安装的精度问题,天车大梁与牛腿用电焊的方法连接最方便和可靠。
三、 钻探施工的问题与处理
该矿区共设计施工11个钻孔,孔深在110—540米,矿区内岩石主要有矽卡岩(辉石石榴子石矽卡岩)角岩化砂岩、凝灰岩及角岩四类。其中矽卡岩岩石级别为VIII级,角岩化砂岩和凝灰岩岩石级别为IX级,角岩岩石级别为X以上。钻探施工过程中主要遇到了二个方面的问题,一是矽卡岩中夹有绿泥石化和膨胀润土化的破碎夹层,钻进坍塌严;二是在角岩中钻进,金刚石钻头打滑严重,严重影响了钻进效率。
1、岩矿心采取率
该矿区磁铁矿分布在矽卡岩中,而绿泥石化和膨润土化的断层也在矽卡岩中。断层带非常松软,在此层中钻进,极易发生岩心堵塞,造成空管现象,岩矿心采取率达不到设计规范要求。而且判断是否发生岩心堵塞有一定的难度,即使发生岩心堵塞钻进速度也无明显的变化,钻头带着堵塞的岩心,在非常松软的断层照常能进尺。
在施工第一只钻孔ZK06时,正常钻进至106.32米,最后一个回次进尺2.60米,提鉆后发现空管现象,当时以为是岩心脱落造成的,再下钻捞取跌落岩心,发现孔内没有一点残留岩心,当班班长觉得非常奇怪,因为该回次钻进时,钻进速度与正常钻进一样。泵压也没有异常情况。后来我们经过仔细的观察和分析发现在该层中钻进,若发生跳跃不均匀进尺,就一定是发生了岩心堵塞,需及时提钻,避免空管现象,确保岩矿心采取率达到设计要求。
2、护壁措施
绳索取心钻进一般选用清水作冲洗液,不但成本低廉,对钻头的冷却效果和排岩粉的能力都很好,而且可以避免绳索取心钻杆内壁附着泥皮,使绳索取心内管打捞顺利,避免频繁提钻发生。该矿区在遇到绿泥石化和膨润土化的断层带时,若还用清水作冲洗液,就会发生严重的孔壁坍塌,产生卡埋钻的事故发生,必须采取有效护壁措施。我们在施工ZK86孔时,钻进至156.78米,遇到断层带,孔壁掉块严重,回转阻力很大,考虑到该孔设计孔深510米,此时离钻孔终孔还有300多米,若用泥浆钻进,会因为钻杆内壁附着泥皮,而造成频繁提钻,严重影响钻进效率增加工人体力劳动强度。最后决定用水泥封孔,顺利通过了此层断层带。钻进至420米,发现孔内回转阻力又增大,孔内有6米多的岩粉,观察孔口返回的冲洗液中,岩粉成份很少也很细,用大泵量冲洗钻孔排粉,水泵蹩泵严重。我们分析判断,是孔深156.78米水泥封孔段再次发生坍塌,且在此处形成一个大肚皮,孔底返回来的岩粉被冲到此处,由于钻孔环形截面突然加大、冲洗液上返速度大幅度减慢,岩粉大量聚集在此处无法携带出孔口。若用大泵量冲洗钻孔时,大肚皮上端口处,孔壁与钻杆形成一个环状楔口,较粗的岩粉在此楔口处把钻杆抱死,造成蹩泵现象,泵量越大蹩泵越严重。再次用水泥封孔,从扫孔拿上的水泥心可以清楚的看到先是细岩粉成分,再是芝麻绿豆大小的粗颗粒成份,最后是10—15cm的砾石成份。钻进至490米,又遇断层带,我们用泥浆做冲洗液顺利终孔。
3 、打滑地层钻进
该矿区有一层角岩,最大厚度达90多米,角岩致密坚硬,岩石级别在X级以上,还伴有硅化。在此层中钻进,金刚石钻头打滑严重,严重制约了钻探效率。我们采取了以下几项措施。
(1)、适当增加钻进压力,S75绳钻采用1.5吨的压力。
(2)、选用专门适用打滑地层的钻头。
(3)、在硅化较强的岩石中钻进,采取以上两项措施、新钻头只在第一回次有明显效果,这应该是新钻头金刚石出刃较锋利的缘故,随后就继续出现打滑现象。我们经过多次的探索发现向孔内投入10—20mm的石子能比较有效的解决坚硬地层金刚石钻头打滑问题。这显然是人为破坏金刚石钻头胎体的方法,对钻头的寿命有影响。在该层中钻进金刚石平均寿命在25米左右。
结束语:
经过此次的实践,为今后巷道内钻探施工积累了一定的经验。