張 輝

（山東省第八地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東日照276826）

1 礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造概況及鉆孔技術(shù)要求

1.1 礦區(qū)地質(zhì)概況

施工區(qū)域位于柴達(dá)木盆地西南緣那陵郭勒河上游南岸，礦區(qū)內(nèi)地層主要為寒武—奧陶紀(jì)灘間山巖群（∈OT）及第四紀(jì)。礦區(qū)地層巖石主要為白云石、方解石、透輝石、硅灰石、滑石、透閃石、綠簾石、石英、斜長(zhǎng)石，根據(jù)礦區(qū)地層條件和地質(zhì)特定要求，本礦區(qū)巖石的可鉆性一般為6～8級(jí)，部分10級(jí)。

1.2 主要技術(shù)要求

鉆孔的主要技術(shù)要求為：鉆孔終孔口徑為96mm，鉆孔傾角30°～90°，巖、礦芯采取率應(yīng)不低于95%，天頂角和方位角每鉆進(jìn)50m觀測(cè)一次，開鉆50m以內(nèi)及造斜孔段加密1～2個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，見厚大礦體和終孔時(shí)均進(jìn)行測(cè)量，鉆孔彎曲度要求100m不超過0.5°，方位角全角變化率不超過2°。

2 鉆探施工

2.1 鉆探設(shè)備

由于礦區(qū)施工道路尚好，能夠滿足履帶式鉆探設(shè)備行走要求。為了保證在低溫條件下連續(xù)施工，選用了阿特拉斯CS-1000P6L動(dòng)力頭式全液壓巖芯鉆機(jī)。鉆機(jī)動(dòng)力由柴油機(jī)提供，液壓系統(tǒng)最高壓力為24.1MPa，主卷揚(yáng)最大提升力5,443kg(空鼓)，動(dòng)力頭最大扭矩454～4382N·m，動(dòng)力頭轉(zhuǎn)速范圍130～1300r/m in，鉆塔總長(zhǎng)度8.8m。

2.2 鉆孔結(jié)構(gòu)

綜合分析礦區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)、巖石可鉆性級(jí)別，結(jié)合鉆探設(shè)備、護(hù)壁堵漏技術(shù)措施確定鉆孔結(jié)構(gòu)。采用PQ口徑鉆具開孔，鉆至完整巖石3～5m后，下入?114mm套管隔離上部松散層、覆蓋層等不穩(wěn)定地層，然后改用HQ口徑鉆具鉆進(jìn)至終孔。鉆孔結(jié)構(gòu)圖見圖1。

圖1 鉆孔結(jié)構(gòu)圖

2.3 鉆進(jìn)方法與鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)

為了確保較高的巖芯采取率并實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的鉆孔彎曲度控制，鉆進(jìn)工藝選擇金剛石繩索取芯鉆進(jìn)方法。

鉆進(jìn)參數(shù)的控制是實(shí)現(xiàn)高效鉆進(jìn)的條件之一。鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)在實(shí)際施工過程中要根據(jù)具體情況及時(shí)地調(diào)整，不能僵化呆板的選擇某一個(gè)固定參數(shù)值，要將鉆進(jìn)壓力、回轉(zhuǎn)速度和泥漿泵泵送流量三者看成一個(gè)有機(jī)的整體，三者之間相互影響，通過仔細(xì)的調(diào)整取得良好配合，才能提高鉆進(jìn)效率。礦區(qū)鉆探施工采用的鉆 探技術(shù)參數(shù)值見表1。

表1 鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)表

2.4 沖洗液的使用

沖洗液在鉆進(jìn)過程中起到保證孔內(nèi)安全、攜帶巖粉、避免重復(fù)破碎、冷卻鉆頭、提高鉆進(jìn)效率等重要作用。施工中采用了低溫泥漿，主要成分為：鈉膨潤(rùn)土、包被劑、抗鹽共聚物、防塌減阻劑、三水乙酸鈉、二水氯化鈣。沖洗液的主要性能指標(biāo)見表2。

表2 沖洗液性能指標(biāo)表

2.5 鉆孔測(cè)斜

采用LHSE2701直讀式鉆孔彎曲測(cè)斜儀實(shí)時(shí)測(cè)量鉆孔彎曲度。發(fā)現(xiàn)孔斜超標(biāo)及時(shí)采取糾斜措施補(bǔ)救。測(cè)斜儀的測(cè)量范圍：頂角0°～180°，方位角0°～360°，磁場(chǎng)強(qiáng)度0°～360°；測(cè)量誤差：頂角±0.2°，方位角±0.2°，溫度±2.0℃，磁場(chǎng)強(qiáng)度±1.0uT；工作溫度-20℃～85℃；外筒承壓20MPa；適用電纜長(zhǎng)度2000m；內(nèi)置電池工作時(shí)間15h。

3 鉆探施工

3.1 保證施工連續(xù)作業(yè)措施

施工區(qū)域在4500m海拔高度的高原地區(qū)，施工時(shí)間在11月份前后，室外溫度為-21℃～-6℃?？朔?yán)寒天氣的不利因素，是施工工作正常開展并能夠如期完工的關(guān)鍵，為此在施工中采取了一些必要的措施。首先要解決施工用水的供應(yīng)。在距離工作面約1000m的地方安裝了6個(gè)3m3的水箱，作為臨時(shí)蓄水池，同時(shí)鋪設(shè)臨時(shí)供水管線到機(jī)臺(tái)。蓄水池區(qū)域用架子管、棉蓬布搭建防寒棚，架設(shè)火爐，確保水箱不結(jié)冰。輸水管路外部用保溫材料包扎好，并在低點(diǎn)位置安裝放水閥門，當(dāng)停止供水時(shí)，將輸水管線中的積水防空。全液壓巖芯鉆機(jī)一般不具備鉆塔，為了確保施工連續(xù)作業(yè)，搭建了簡(jiǎn)易鉆塔，安裝塔衣，在場(chǎng)房?jī)?nèi)安裝火爐，保正機(jī)臺(tái)人員的保暖和泥漿罐的防寒。機(jī)臺(tái)的泥漿池也采用了3m3的水箱，并置于鉆塔內(nèi)，水箱下面安置了火爐，作業(yè)期間給泥漿適當(dāng)加熱，確保沖洗液正常循環(huán)。阿特拉斯CS1000P6L為柴油機(jī)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)加注了低溫性能良好的防凍液，防止柴油機(jī)管路系統(tǒng)及機(jī)體在鉆機(jī)停止運(yùn)行時(shí)被凍裂。作業(yè)期間要注意機(jī)臺(tái)的整潔，配備工業(yè)鹽，及時(shí)覆蓋、清理地面的結(jié)冰，工作面上不得出現(xiàn)冰面，確保施工安全。提高作業(yè)效率，施工準(zhǔn)備工作要仔細(xì)全面，做好施工技術(shù)預(yù)案，工序銜接緊密，避免出現(xiàn)因工作停頓待導(dǎo)致繩索取芯內(nèi)管凍結(jié)、孔內(nèi)結(jié)冰等情況。

3.2 施工管理

施工工期要求在90d的時(shí)間內(nèi)完成3個(gè)總進(jìn)尺為1880.45m的鉆探任務(wù)。施工工作較內(nèi)地的勞動(dòng)強(qiáng)度大，按照三班三崗16人的生產(chǎn)人員進(jìn)行配置。施工中還配套了2臺(tái)生產(chǎn)用車，盡量減少工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。在寒冷季節(jié)施工，除按照常規(guī)的鉆探安全規(guī)程要求外，重點(diǎn)要做好防寒與防火的安全管理工作。

4 鉆探質(zhì)量保證措施

4.1 保證巖礦芯采取率的措施

（1）取芯工具應(yīng)妥善保管，使用前要認(rèn)真檢查，用后要清洗、檢查、保養(yǎng)。入孔前要檢查機(jī)構(gòu)工作的可靠性。

（2）在取芯困難的巖礦層中鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)降低轉(zhuǎn)速、壓力和泵量，嚴(yán)禁隨意提動(dòng)鉆具，防止造成巖礦芯重復(fù)破碎而流失。

（3）在破碎地層中鉆進(jìn)時(shí)，應(yīng)適當(dāng)控制回次進(jìn)尺長(zhǎng)度（小于1.5m）和回次時(shí)間（1h）。

（4）精心操作鉆機(jī)，動(dòng)作平穩(wěn)，防止提鉆過程中巖礦芯脫落。

（5）發(fā)現(xiàn)巖礦芯堵塞要及時(shí)提鉆，減少巖礦芯磨耗。

（6）杜絕鉆進(jìn)回次進(jìn)尺長(zhǎng)度超過巖芯管長(zhǎng)度的情況。

4.2 預(yù)防鉆孔彎曲的措施

（1）確保安裝質(zhì)量：地基修筑要求水平，主要受力部位承載能力無顯著差別。鉆機(jī)安裝要求水平周正、要用水平儀校正。保證三點(diǎn)一線。

（2）合理選擇鉆具結(jié)構(gòu)和級(jí)配，采用“滿眼鉆進(jìn)”。

（3）開孔應(yīng)選用鋒利的鉆頭，鉆桿不得有偏擺，鉆壓要均勻，要隨鉆孔加深加長(zhǎng)巖芯管長(zhǎng)度。

（4）擴(kuò)孔時(shí)要帶內(nèi)導(dǎo)正器，換徑時(shí)要帶外導(dǎo)正器，要確保鉆具的角度。

（5）換徑時(shí)導(dǎo)正管長(zhǎng)度要大于4m，第一回次的小徑巖芯管長(zhǎng)度要小于1m。

（6）鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)要根據(jù)地層實(shí)際和鉆具狀態(tài)合理選擇，避免盲目采用強(qiáng)力鉆進(jìn)規(guī)程參數(shù)導(dǎo)致鉆孔彎曲。

5 職業(yè)安全健康

5.1 職業(yè)安全因素辯識(shí)與分析

5.1.1 安全因素分析

（1）在進(jìn)行臨時(shí)塔架作業(yè)時(shí)，不系安全帶；

（2）在塔架作業(yè)時(shí)穿帶釘子鞋或硬底鞋塔上作業(yè)；

（3）夜間或5級(jí)以上大風(fēng)、霧、雪天氣在塔架作業(yè)。

5.1.2 物體打擊危險(xiǎn)因素分析

（1）鉆具處于懸吊或傾斜狀態(tài)時(shí)，用手摸或探視巖芯管內(nèi)巖芯；

（2）用木棒、鐵器撥、卸、掛皮帶；

（3）千斤頂處理事故時(shí)卡瓦飛脫；

（4）人工反鉆具，扳桿回轉(zhuǎn)范圍內(nèi)站人。

5.1.3 觸電危險(xiǎn)因素分析

（1）動(dòng)力線與照明線相互纏繞；

（2）電力線路纜線敷設(shè)直接與鐵制管架接觸；

（3）纜線絕緣破損漏電；

（4）配電柜前無絕緣膠墊；

（5）機(jī)場(chǎng)電器設(shè)備未采取保護(hù)接地；

（6）用電設(shè)備未安裝漏電保護(hù)裝置；

（7）未切斷電源，修理電器設(shè)備。

5.1.4 機(jī)械傷害危險(xiǎn)因素分析

（1）鉆探設(shè)備安裝基礎(chǔ)、固定不牢；

（2）鉆探機(jī)械設(shè)備裸露傳動(dòng)部位；

（3）鉆探設(shè)備維修保養(yǎng)不及時(shí)，檢查不夠，旋轉(zhuǎn)零件聯(lián)結(jié)螺栓、鍵脫位；

（4）不停車檢修設(shè)備；

（5）鉆探機(jī)場(chǎng)布置不合理，作業(yè)空間狹窄、雜亂；

（6）鉆探設(shè)備在安、拆、運(yùn)輸中對(duì)人體擠、夾、撞、砸傷害。

5.1.5 火災(zāi)危險(xiǎn)因素分析

（1）鉆探機(jī)場(chǎng)用明火烘烤機(jī)油和柴油機(jī)底殼；

（2）取暖用煤火爐底座在木制地板上；

（3）取暖用煤火爐煙筒與廠房布無絕緣；

（4）取暖用煤火爐與場(chǎng)房布或易燃物品安全距離不夠；

（5）電氣線路短路、超載；

（6）熔斷絲以銅絲等金屬絲替代。

5.1.6 車輛傷害危險(xiǎn)因素分析

（1）道路缺陷：

①工區(qū)道路太窄、路基不實(shí)；

②坡道太陡、彎道太急；

（2）車況問題：

①車輛技術(shù)性能差，不適應(yīng)野外作業(yè)地區(qū)越野性能要求；

②車輛維修、保養(yǎng)不及時(shí)，帶病行使；

③剎車、轉(zhuǎn)向、制動(dòng)等系統(tǒng)失靈、失效；

④前車燈損壞，夜間行車無照明。

（3）氣候條件惡劣：

①冰雪或多雨季節(jié)道路較滑；

②霧天或煙塵（沙塵）彌漫能見度低。

（4）人的違章因素：

①無證駕駛、酒后駕車、疲勞駕駛；

②車輛超載，人、貨混裝。

5.2 職業(yè)健康因素辯識(shí)與分析

5.2.1 有毒、有害材料的危險(xiǎn)分析

（1）在揚(yáng)塵浮沙或沙塵暴氣候環(huán)境中長(zhǎng)期作業(yè)，吸入浮塵可能引發(fā)塵肺??；

（2）孔內(nèi)泥漿噴出或在使用特種泥漿材料，以及水泥漿時(shí)，泥漿受壓噴出后，嗆入人口腔會(huì)對(duì)施工人員造成一定的危害，攪拌泥漿材料時(shí)，如：纖維素或植物膠等材料吸入呼吸道后，可能對(duì)人體造成傷害；

（3）班組組織生產(chǎn)形式中，如果長(zhǎng)期采取兩班兩倒，或者經(jīng)常性的疲勞作業(yè)可能會(huì)對(duì)人員造成傷害；

（4）長(zhǎng)期飲用野外不合格的水，可能對(duì)人體健康造成危害。

5.2.2 噪聲因素的危險(xiǎn)分析

鉆機(jī)、柴油發(fā)電機(jī)組的噪音超過85dB，可能會(huì)對(duì)施工人員的聽力有傷害。

5.3 自然災(zāi)害危險(xiǎn)因素分析

5.3.1 高原環(huán)境危害因素

從事野外作業(yè)的人員沒有進(jìn)行體檢、沒有逐級(jí)登高地逐步適應(yīng)高原環(huán)境，盲目進(jìn)入3000m以上艱苦地區(qū)進(jìn)行作業(yè)，造成的危害有急性腦水腫、急性肺水腫等高原性疾病，或者由于感冒誘發(fā)其它高原性疾病。

5.3.2 低溫的危害因素

由于礦區(qū)內(nèi)平均氣溫低，氣候變化大，生產(chǎn)人員在寒冷的環(huán)境中工作、生活時(shí)，如果保暖措施不當(dāng)，易發(fā)生凍傷。體溫下降后，對(duì)腦功能、心血管系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)均有一定的影響，使工作注意力不集中，反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)、作業(yè)失誤率增多。

5.3.3 地震危害因素分析

強(qiáng)烈地震具有較強(qiáng)的破壞力，地震可能造成地面強(qiáng)烈震動(dòng)以及各種次生災(zāi)害的發(fā)生,從而直接或間接破壞機(jī)場(chǎng)、設(shè)備等，地震可能帶來山體滑坡，可能對(duì)選址在山腳下的營地人員、帳篷、設(shè)備造成危害。

針對(duì)以上的危害因素，在施工過程中要做好安全預(yù)案，嚴(yán)格按照《地質(zhì)調(diào)查巖心鉆探技術(shù)規(guī)程》要求，逐條排除，確保安全生產(chǎn)。

6 文明施工與環(huán)境保護(hù)

文明施工是打造企業(yè)品牌，樹立良好社會(huì)形象，贏得地勘市場(chǎng)的關(guān)鍵。針對(duì)工作區(qū)獨(dú)特的自然地理環(huán)境，要切實(shí)做到加大宣傳力度，樹立環(huán)保意識(shí)，做到文明施工、安全生產(chǎn)。

6.1 文明施工

（1）召開項(xiàng)目安全文明施工管理工作會(huì)議，進(jìn)行集中宣傳、動(dòng)員和部署，并針對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)創(chuàng)建文明工地過程中產(chǎn)生的問題，組織院有關(guān)部門領(lǐng)導(dǎo)下基層單位進(jìn)行調(diào)研，并與項(xiàng)目部共同研究探討，交流總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，及時(shí)解決問題。

（2）通過定期召開項(xiàng)目安全文明經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)，使項(xiàng)目管理人員及時(shí)了解和掌握企業(yè)內(nèi)外安全文明管理的趨勢(shì)與動(dòng)態(tài)，及時(shí)采取相應(yīng)措施，推動(dòng)院文明施工活動(dòng)的深入開展。

（3）借助院日常業(yè)務(wù)學(xué)習(xí)，專業(yè)會(huì)議和企業(yè)文化活動(dòng)，在職工中廣泛開展安全生產(chǎn)法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和文明施工樣板工程以及安全文明知識(shí)、職業(yè)健康衛(wèi)生知識(shí)等宣傳教育，樹立“安全出效益，安全是投資”、“沒有一流的文明施工環(huán)境，就沒有一流的工程質(zhì)量”的安全生產(chǎn)新理念。

（4）推行機(jī)臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，加強(qiáng)和完善機(jī)臺(tái)基礎(chǔ)設(shè)施，保持機(jī)臺(tái)內(nèi)、外整潔，保證充足的操作空間，工具、管材、油料、鉆具等擺放整齊、有序。設(shè)置安全警示牌等內(nèi)容。

6.2 環(huán)境保護(hù)

青海省地處青藏高原，是長(zhǎng)江、黃河和瀾滄江的發(fā)源地，素有“中華水塔”之稱，同時(shí)是藏族、蒙古族等多民族居集區(qū)。為建立和諧的野外施工氛圍，在野外施工中做好以下工作：

（1）項(xiàng)目人員要從大局出發(fā)，高度重視環(huán)境保護(hù)工作，從我做起，從工作和生活中的小事做起，養(yǎng)成良好的生活習(xí)慣，要特別關(guān)注環(huán)境、重視環(huán)境、保護(hù)環(huán)境，并與項(xiàng)目施工同步安排部署。

（2）營地建設(shè)過程中，要設(shè)立垃圾集中堆放點(diǎn)，并定期進(jìn)行清理、掩埋。營地搬遷后，要進(jìn)行出場(chǎng)清理工作，盡量恢復(fù)原狀。野外廁所應(yīng)選擇在適當(dāng)?shù)奈恢?，并遠(yuǎn)離水源地。

（3）為防止施工現(xiàn)場(chǎng)泥漿、污水流出泥漿池；在泥漿池底部先鋪設(shè)一處塑料布，防止泥漿滲出。鉆孔施工完后必須將泥漿池內(nèi)摻入水泥、石灰等材料，使泥漿固化掩埋處理。泥漿槽、蓄水池回填盡量恢復(fù)原始狀態(tài)。

（4）加強(qiáng)野外用火管理，對(duì)使用的汽油、柴油、煤氣和生活用火要嚴(yán)格管理，配備滅火器、滅火鐵鍬和沙袋。

7 結(jié)語

通過在高原地區(qū)冬季開展鉆探施工工作，在鉆探工藝技術(shù)及施工管理方面得到了比較全面的提升，綜合安全生產(chǎn)情況、鉆探臺(tái)月效率等相關(guān)數(shù)據(jù)，采取的技術(shù)方法和保障措施比較得當(dāng)，如期地完成了施工工作。