王幼鳳

（安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局313地質(zhì)隊(duì)， 安徽六安 237010）

0 引言

鉆探是一項(xiàng)復(fù)雜的工程技術(shù)，其工作對(duì)象是巖石，地下巖層的不確定性、隱蔽性使鉆探施工的經(jīng)濟(jì)效益具有風(fēng)險(xiǎn)性。影響鉆探成本的主要因素是鉆探效率，而科學(xué)的成本管理也是提高鉆探經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵。本文主要對(duì)近年來(lái)所施工的深部鉆探孔成本的構(gòu)成、降低成本的途徑進(jìn)行了淺析，以供同行參考。

1 鉆探成本構(gòu)成及分析

1.1 鉆探成本

關(guān)于鉆探成本有廣義鉆探成本和狹義鉆探成本兩種表述。

地勘單位鉆探生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)中，為獲取和完成工程目的所支付的一切代價(jià)，即所支出的費(fèi)用之和，稱為廣義鉆探成本（或鉆探綜合成本）。

在鉆探項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)所耗費(fèi)的人工費(fèi)、材料費(fèi)、施工機(jī)械使用費(fèi)、現(xiàn)場(chǎng)其他直接費(fèi)及為項(xiàng)目組織工程施工所發(fā)生的管理費(fèi)用之和稱為狹義鉆探成本（或稱為直接成本）。其成本的發(fā)生局限在某一項(xiàng)目（或單孔）范圍內(nèi)，不包括地勘單位經(jīng)營(yíng)期間的經(jīng)營(yíng)費(fèi)用、利潤(rùn)和稅金。狹義鉆探成本是項(xiàng)目成本核算的主要內(nèi)容。

1.2 鉆探成本的構(gòu)成

國(guó)家或部門在不同時(shí)期會(huì)按不同地層條件和當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平、物價(jià)、人工費(fèi)等因素頒布每米綜合鉆探成本單價(jià)。鉆探成本主要包括下述內(nèi)容：

1.2.1 直接費(fèi)

鉆探直接費(fèi)由人工工資及工資附加費(fèi)、材料費(fèi)、動(dòng)力（燃料）費(fèi)、設(shè)備折舊費(fèi)、管材攤銷費(fèi)、修理費(fèi)、運(yùn)輸費(fèi)、臨時(shí)場(chǎng)地占用費(fèi)、青苗賠償費(fèi)、施工準(zhǔn)備費(fèi)（現(xiàn)場(chǎng)路通、電通、水通及場(chǎng)地平整費(fèi)等）、現(xiàn)場(chǎng)管理費(fèi)（通訊、差旅、住房、辦公、協(xié)調(diào)等）、環(huán)境保護(hù)等費(fèi)用構(gòu)成。

1.2.2 間接費(fèi)

鉆探間接費(fèi)包括綜合管理費(fèi)、教育、勞保、養(yǎng)老、醫(yī)療、保險(xiǎn)等費(fèi)用。

1.2.3 稅金

按鉆探工程費(fèi)用總額依國(guó)家規(guī)定比例上繳稅務(wù)部門。

1.2.4 利潤(rùn)

利潤(rùn)是所承擔(dān)的鉆探工程總費(fèi)用減去直接費(fèi)、間接費(fèi)、稅金三項(xiàng)費(fèi)用后，所獲剩余部分。工程預(yù)算時(shí)按國(guó)家計(jì)劃利潤(rùn)率計(jì)算。

1.3 鉆探成本分析

在鉆探成本構(gòu)成中，直接費(fèi)用是可變成本，間接費(fèi)用變化較小，稅金是不變成本，實(shí)際利潤(rùn)率受直接費(fèi)用支配。在地質(zhì)條件、孔深、孔徑、施工環(huán)境、質(zhì)量指標(biāo)等因素和鉆探總費(fèi)用確定的情況下，直接費(fèi)用是成本控制的關(guān)鍵。例如，安徽省地礦局313隊(duì)2012～2013年施工的安徽廬樅科學(xué)鉆探LZSD-1孔和江西贛州南嶺科學(xué)鉆探NLSD-1孔的合同總費(fèi)用基本相同，孔深相近（分別為3008.29m和2967.83m），均采用N系列繩索取心鉆進(jìn)，但因平均臺(tái)月效率差異明顯（分別為300.83m和112.85m），導(dǎo)致兩孔的利潤(rùn)也相差很大（圖1、圖2）。

由圖看出：兩孔鉆探直接費(fèi)用占總費(fèi)用的比例分別為58.2%和86.0%；間接費(fèi)用與稅金分別為10.1%和12.3%；實(shí)際利潤(rùn)分別為31.7%和1.7%。直接費(fèi)用中除施工前期準(zhǔn)備費(fèi)（修路、平整場(chǎng)地、拆遷、安裝、架電、土地臨時(shí)征用、青苗賠償、臨時(shí)設(shè)施、現(xiàn)場(chǎng)管理費(fèi)、運(yùn)輸費(fèi)等）變化較小外，其余費(fèi)用均受鉆探臺(tái)月效率、工期影響。直接費(fèi)用的升降直接影響鉆探工程項(xiàng)目的虧盈。

圖1 LZSD-1孔鉆探成本構(gòu)成比例關(guān)系Fig.1 Component ratio of drilling cost of LZSD-1 hole

圖2 NLSD-1孔鉆探成本構(gòu)成比例關(guān)系Fig.2 Component ratio of drilling cost of NLSD-1 hole

2 影響成本和效率的因素

分析和經(jīng)驗(yàn)表明，影響鉆探成本的主要因素是直接成本，而直接成本又主要取決于鉆探技術(shù)水平，反映鉆探技術(shù)水平的是臺(tái)月效率。臺(tái)月效率愈高則成本愈低，經(jīng)濟(jì)效益愈好。圖3形象地顯示了影響臺(tái)月效率的主要工藝因素，此外還有地質(zhì)因素和工程因素。所有影響臺(tái)月效率的因素都貫穿于整個(gè)鉆進(jìn)過(guò)程。

2.1 地層因素

巖石的物理力學(xué)性質(zhì)、可鉆性及巖層結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征是影響臺(tái)月效率的主要客觀因素。如地層復(fù)雜、巖石堅(jiān)硬破碎、自然彎曲嚴(yán)重等都會(huì)使小時(shí)效率、回次進(jìn)尺下降，孔內(nèi)事故率、輔助時(shí)間增加。

2.2 工程質(zhì)量指標(biāo)因素

不同鉆孔的質(zhì)量指標(biāo)（孔斜率、取心率、中靶精度等）要求不同。質(zhì)量指標(biāo)要求越高，鉆探輔助時(shí)間越多，純鉆進(jìn)時(shí)間利用率越低，臺(tái)月效率則越低。

2.3 鉆進(jìn)工藝因素

在地質(zhì)條件、質(zhì)量指標(biāo)要求相同情況下，鉆進(jìn)工藝對(duì)臺(tái)月效率起關(guān)鍵作用，在鉆進(jìn)技術(shù)措施、鉆孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、鉆進(jìn)參數(shù)、取心方法及工具、護(hù)壁與堵漏等方面，只要有一項(xiàng)或兩項(xiàng)不合理，都會(huì)造成臺(tái)月效率下降，鉆探周期延長(zhǎng)。

2.4 鉆頭質(zhì)量因素

鉆孔靠鉆頭克取巖石而延伸，若鉆頭選擇不合理（不適應(yīng)地層和取心要求）將使鉆進(jìn)效率下降、回次時(shí)間延長(zhǎng)、取心效果差；尤其是深孔繩索取心鉆進(jìn)，鉆頭壽命短將增加提下鉆次數(shù)，使純鉆進(jìn)時(shí)間利用率下降。

圖3 影響臺(tái)月效率的工藝因素關(guān)系圖Fig.3 Relationship diagram showing technical factors affecting drill-block monthly efficiency

2.5 鉆探裝備因素

裝備包括鉆探設(shè)備和機(jī)具。鉆探設(shè)備選型合理、機(jī)械化、自動(dòng)化程度高，可減少設(shè)備停待和輔助作業(yè)時(shí)間，從而提高臺(tái)月時(shí)間利用率、純鉆進(jìn)時(shí)間利用率，并提高職工勞動(dòng)生產(chǎn)率。機(jī)具（鉆桿、取心管、糾斜器等）性能、質(zhì)量好，可提高臺(tái)月時(shí)間利用率、減少孔內(nèi)事故，提高鉆探效益。

2.6 作業(yè)安全因素

鉆探施工與地下巖石打交道，常年野外單機(jī)作業(yè)，流動(dòng)性大，設(shè)備裝卸搬遷頻繁，工作環(huán)境惡劣，施工過(guò)程中高空與地下作業(yè)皆有，一旦發(fā)生人身、機(jī)械、孔內(nèi)事故不得不停止施工，導(dǎo)致鉆探效率下降，成本大幅度上升。

2.7 施工組織因素

嚴(yán)格的施工管理制度、各工序良好的銜接性，有利于減少停待和輔助時(shí)間，降低事故率及材料消耗，可明顯影響鉆探臺(tái)月效率。

3 提高臺(tái)月效率降低成本的途徑

上述分析表明，鉆探成本與臺(tái)月效率密切相關(guān)。實(shí)際影響臺(tái)月效率既有客觀因素，也有主觀因素。我們應(yīng)從主觀因素著手來(lái)提高臺(tái)月效率，降低成本。

3.1 優(yōu)化鉆孔設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)是工程的靈魂。工程設(shè)計(jì)應(yīng)以科學(xué)原理、技術(shù)儲(chǔ)備為基礎(chǔ)，通過(guò)深入思考，制定出在具體約條件下可行的系統(tǒng)或工藝過(guò)程，以追求最高經(jīng)濟(jì)效益。應(yīng)根據(jù)地質(zhì)（或工程）目的要求及已知（或預(yù)測(cè)）地層條件，在施工前進(jìn)行系統(tǒng)詳細(xì)的鉆探設(shè)計(jì)。沒(méi)有設(shè)計(jì)不準(zhǔn)施工。對(duì)于2000m以深及特殊工程鉆孔，還需組織專家對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)審。

3.2 優(yōu)選配置設(shè)備

機(jī)械設(shè)備是實(shí)施鉆探的必要條件。應(yīng)根據(jù)孔深、口徑、地層和施工環(huán)境等因素重點(diǎn)考慮以下因素來(lái)選擇鉆探設(shè)備。

3.2.1 設(shè)備的先進(jìn)性

勿容置疑，鉆探設(shè)備的機(jī)械化、自動(dòng)化、智能化程度越高，其生產(chǎn)效率就越高，人均效率也高。但任何事物都是一分為二的，設(shè)備的現(xiàn)代化程度高，未必鉆探成本低。例如，用一臺(tái)上千萬(wàn)元的智能設(shè)備去施工幾百米深的鉆孔，在總工作量不足萬(wàn)米的情況下，高生產(chǎn)效率節(jié)約的費(fèi)用也很難彌補(bǔ)設(shè)備的折舊費(fèi)。因此，選擇設(shè)備時(shí)還要權(quán)衡利弊，以獲取最佳的投入產(chǎn)出比。

3.2.2 設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性

鉆探設(shè)備的能力應(yīng)滿足安全施工要求，并有一定的負(fù)載充盈系數(shù)。深部鉆探更是如此。若配置能力過(guò)剩，動(dòng)力消耗浪費(fèi)大；能力不足，則很難處理鉆進(jìn)過(guò)程中的異常情況；設(shè)備陳舊肯定鉆進(jìn)效率低，輔助時(shí)間長(zhǎng)；但設(shè)備自動(dòng)化，智能化程度高則使用成本高。

3.2.3 設(shè)備的適用性

（1）在高山峻嶺、農(nóng)田、沼澤條件下，鉆探設(shè)備需解體拆卸人工搬運(yùn)。如果設(shè)備無(wú)法解體或單件重量、體積太大就會(huì)給搬遷帶來(lái)困難，若專門修建臨時(shí)運(yùn)輸?shù)缆穭t會(huì)增加工程前期成本。

（2）在平原施工可配置整體性強(qiáng)的設(shè)備，減少安裝拆卸時(shí)間提高工作效率。

（3）應(yīng)盡量選擇可靠性強(qiáng)，耐用，檢修方便的設(shè)備，以減少現(xiàn)場(chǎng)維修工作量；對(duì)于對(duì)環(huán)境要求苛刻的精密儀器、設(shè)備應(yīng)謹(jǐn)慎選擇，以免增加維護(hù)成本。

（4）現(xiàn)場(chǎng)鉆探設(shè)備應(yīng)根據(jù)需要配置，不能貪大求全，以減少設(shè)備租賃費(fèi)用。

3.3 合理選擇鉆進(jìn)工藝方法

不同鉆進(jìn)方法的時(shí)間利用率和成本差異較大，應(yīng)從以下幾方面進(jìn)行選擇：

3.3.1 注重縮短鉆探工期

如果能通過(guò)優(yōu)選鉆進(jìn)方法來(lái)縮短工期，則對(duì)降低成本非常有利。

3.3.2 注重地層的適應(yīng)性

若鉆進(jìn)復(fù)雜地層，則必須考慮工藝方法對(duì)地層的適應(yīng)性。如繩索取心方法就不適用于需要高密度、大粘度泥漿護(hù)壁的復(fù)雜地層。因繩索取心鉆桿內(nèi)壁易結(jié)泥垢，打撈、投放內(nèi)管困難，提下鉆的抽吸及泥漿壓力激動(dòng)不利于保護(hù)孔壁，所以繩索取心的優(yōu)越性就無(wú)法發(fā)揮。例如：四川汶川地震斷裂帶科學(xué)鉆探孔曾試用過(guò)繩索取心鉆進(jìn)方法，后因地層異常復(fù)雜而放棄，改用常規(guī)取心和螺桿鉆取心方法。

對(duì)于2000m以深孔段，如選擇液動(dòng)沖擊繩索取心鉆進(jìn)，由于繩索取心的環(huán)狀間隙小，孔內(nèi)背壓高，沖洗液流量受限，難以發(fā)揮沖擊器工作效能，鉆探效率提高并不明顯，有時(shí)還因沖擊器工作不正常而增加輔助時(shí)間。

3.3.3 注重泥漿及護(hù)壁技術(shù)

鉆孔護(hù)壁技術(shù)在第五章中已有論述，不再贅敘。應(yīng)根據(jù)不同地層、不同的鉆進(jìn)方法合理選擇護(hù)壁方法及泥漿類型，以增強(qiáng)孔壁的穩(wěn)定性、鉆具的潤(rùn)滑性，從而提高鉆進(jìn)效率和巖心采取率，降低孔內(nèi)事故率。尤其應(yīng)考慮到泥漿性能對(duì)孔底動(dòng)力機(jī)具（如沖擊器、孔底馬達(dá)）壽命和工作性能的影響。

3.3.4 注重切削具的質(zhì)量與效率

“工欲善其事，必先利其器”。以深部繩索取心鉆頭為例，其結(jié)構(gòu)和質(zhì)量不僅影響小時(shí)效率，且影響提鉆間隔及鉆進(jìn)時(shí)間利用率。例如，壽命為50m和200m的兩種繩索取心鉆頭提鉆間隔就相差3倍。在3000m孔深條件下，壽命50m的鉆頭需提鉆60次，而壽命200m的只需15次，以提下一次鉆具平均需10h計(jì)，兩者的輔助時(shí)間相差450h（約19個(gè)工作日）。一般深部鉆探日人工費(fèi)及動(dòng)力費(fèi)達(dá)萬(wàn)元?？梢?jiàn)，選擇高效、長(zhǎng)壽命鉆頭對(duì)提高臺(tái)月效率、降低成本極為重要。

3.4 降低鉆孔事故率

鉆探工程，尤其是深部鉆探，發(fā)生孔內(nèi)事故在所難免。處理事故對(duì)鉆探效率及成本影響很大。深孔鉆探一旦發(fā)生孔內(nèi)較復(fù)雜事故處理時(shí)間就很長(zhǎng)，會(huì)造成臺(tái)月效率下降，工期延誤，使成本大幅度飚升。因此，必須嚴(yán)格管理，提高技能，盡量避免孔內(nèi)事故，并準(zhǔn)備事故處理預(yù)案以減少事故處理時(shí)間。

3.5 挖潛力降低能耗

深孔鉆探設(shè)備功耗大，一臺(tái)3000m巖心鉆機(jī)及其動(dòng)力系統(tǒng)一般需配200kW電機(jī)或260馬力柴油機(jī)組。深孔作業(yè)輔助時(shí)間較多，為節(jié)約空載運(yùn)行能耗，可把輔助作業(yè)的動(dòng)力與主機(jī)分離。例如，前述ZK1725、NLSD-1兩孔采用的FYD-2200型動(dòng)力頭鉆機(jī)及其動(dòng)力站總功率194kW，施工中把泥漿泵、繩索取心絞車與主機(jī)分離驅(qū)動(dòng)。據(jù)兩孔統(tǒng)計(jì)，施工中內(nèi)管投放與取心時(shí)間占總臺(tái)月時(shí)間15%左右，沖孔、攪泥漿等輔助時(shí)間還不含在內(nèi)，而主機(jī)純鉆進(jìn)時(shí)間只占20%左右。因此，分離驅(qū)動(dòng)比整體聯(lián)動(dòng)節(jié)電50%以上，這是降低深孔鉆探成本的一項(xiàng)有效途徑。

3.6 推廣應(yīng)用新技術(shù)

尤其深部鉆探采用先進(jìn)的鉆探設(shè)備和工藝可以事半功倍。例如：

（1）1000m以深鉆孔應(yīng)用繩索取心鉆探技術(shù)可減少提下鉆次數(shù)，提高純鉆進(jìn)時(shí)間利用率，減少鉆探輔助時(shí)間。比常規(guī)鉆探提高臺(tái)月效率50%以上；

（2）應(yīng)用液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)技術(shù)可在硬巖層中提高鉆進(jìn)效率約20%～30%，同時(shí)具有減少巖心堵塞，延長(zhǎng)回次進(jìn)尺及防止孔斜作用；

（3）與立軸式鉆機(jī)相比，分體塔式全液壓動(dòng)力頭鉆機(jī)可增加鉆進(jìn)行程達(dá)4.5m，節(jié)約倒桿時(shí)間，鉆進(jìn)平穩(wěn)，減少巖心阻塞，延長(zhǎng)回次進(jìn)尺；

（4）應(yīng)用液壓動(dòng)力鉗擰卸鉆桿可節(jié)約1/3鉆桿擰卸時(shí)間，減少鉆桿損壞；

（5）復(fù)雜地層應(yīng)用半合管、三重管取心鉆具保證巖礦心采取率和原狀性，避免巖礦心丟失、補(bǔ)心而報(bào)廢工作量；

（6）應(yīng)用新型高效長(zhǎng)壽命金剛石取心鉆頭，提高提鉆間隔；

（7）用受控定向鉆進(jìn)技術(shù)側(cè)鉆繞障，可避免鉆孔報(bào)廢而造成損失。

3.7 提高質(zhì)量意識(shí)

鉆探工程必須按一定質(zhì)量要求進(jìn)行。如果巖心鉆探六項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)達(dá)不到要求，輕者補(bǔ)做工作，重者報(bào)廢部分或全部工作量，造成成本上升。所以施工過(guò)程中要采用有效措施嚴(yán)格把住鉆孔質(zhì)量關(guān)，控制鉆孔軌跡及深度偏差，提高巖礦心采取率，減少補(bǔ)心、鉆孔糾偏及側(cè)鉆工作量。

3.8 加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)管理

“管理出效益”同樣適用于鉆探施工。施工人員的主觀能動(dòng)性、責(zé)任心、各工序的協(xié)調(diào)銜接、現(xiàn)場(chǎng)材料的采購(gòu)與節(jié)約、設(shè)備的保養(yǎng)維修、質(zhì)量安全、技術(shù)方案與措施的落實(shí)都靠嚴(yán)格管理來(lái)實(shí)現(xiàn)。深部鉆探特別要加強(qiáng)機(jī)班長(zhǎng)素質(zhì)和專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)。工效、質(zhì)量、安全與經(jīng)濟(jì)責(zé)任制掛鉤，做到責(zé)任權(quán)利統(tǒng)一才能確保高效、優(yōu)質(zhì)、安全、低耗地完成鉆探目標(biāo)任務(wù)。

一般2000m以深的鉆孔及累計(jì)鉆探工作量達(dá)到5000m的礦區(qū)原則上要設(shè)立施工項(xiàng)目部。項(xiàng)目部下設(shè)施工機(jī)臺(tái)、鉆探技術(shù)管理組、生產(chǎn)保障組等若干作業(yè)組。項(xiàng)目部實(shí)行項(xiàng)目經(jīng)理負(fù)責(zé)制，研究項(xiàng)目設(shè)立首席專家制，以便項(xiàng)目有序進(jìn)行。

鉆探現(xiàn)場(chǎng)安全生產(chǎn)管理也十分重要。施工中若出現(xiàn)重大人身事故，除經(jīng)濟(jì)上蒙受巨大損失外，社會(huì)效益也會(huì)受到很大影響。所以，杜絕重大事故，減少一般事故是降低工程經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)的根本。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)深部鉆探成本的構(gòu)成、影響因素分析，降低深部鉆探成本主要從優(yōu)化鉆孔設(shè)計(jì)、優(yōu)選設(shè)備配置、合理選擇鉆進(jìn)工藝方法、降低鉆孔事故率、挖潛力降低能耗、推廣應(yīng)用新技術(shù)、提高質(zhì)量意識(shí)及加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理等方面入手，才能有效地控制鉆探綜合成本，避免深部鉆探施工成本失控，影響鉆孔施工社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

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