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一、施工基本情況
十二五期間,國家將進一步加大加快地質礦產(chǎn)調產(chǎn)步伐。地質工作不斷深入,勘探區(qū)域不斷擴大。我國新一輪地質礦產(chǎn)勘查工作主要以功深找盲,探邊摸底為重點。地質找礦的深度已從過去淺部、中深部轉向深部勘探(1000米以深),尋找隱伏礦與深部礦的“第二找礦空間”為主要目標。
大好的地質找礦形勢,為“深部勘探鉆探技術方法研究”提供機遇。江西省浮梁縣朱溪銅礦區(qū)外圍找礦正符合國家找礦重點和目標。 2011 年我隊開展的浮梁縣朱溪銅礦區(qū)外圍找礦項目是省基金下達的2011年找礦基金續(xù)做項目。我隊地勘院在朱溪銅礦區(qū)外圍42勘探線上設計ZK4208孔,設計方位137,傾角80°,設計孔深1700米的鉆探勘查。深鉆任務下達137,大隊極為重視,上半年投入資金111萬元購置深鉆設備、機具。安排工勘院鉆探分院施工,鉆探分院承接任務后,積極準備,組建深鉆施工項目部,配備有深鉆操作與管理經(jīng)驗的人員組建機臺班組,編制深鉆施工組織設計,積極做坪機臺、修路,安裝鉆塔,配備管材油料等工作。8月18日,大隊由主管領導牽頭,安全、國資、人事、地質等科室部門負責人參加的工作檢查組赴朱溪礦區(qū),與省基金辦領導一道對深斜孔施組設計進行審查和現(xiàn)場準備工作檢查。2011年8月23日15點ZK4208孔正式開孔,經(jīng)過2.8個月的緊張施工,于 2011年11月18日12時達到設計孔深1701.53米,順利終孔。
二、深斜孔施工主要技術成果及亮點
1、深斜孔深度創(chuàng)全省巖芯鉆探最高紀錄。終孔深度1701.53米。
2、深斜孔質量達優(yōu)。終孔實測方位角136°傾斜81°,分別誤差1°(規(guī)程要求斜孔每100米傾角誤差3°)。巖礦芯采取率99%,比設計要求提高19%,孔深測量、原始記錄及巖芯編錄,水文觀測、終孔封孔等六大指標均符合地質勘探規(guī)程及地質設計要求,鉆孔質量合格率100%。
3、鉆探臺月效率高。全孔施工總臺時2036.88小時,臺月數(shù)2.829,臺月效率601.45米,為全省深斜孔臺月效率最高。
4、深斜孔純鉆進率最高,純鉆進率40%,為全省巖芯鉆探深斜孔純鉆進率最高。
5、孔內事故和機故率最低。分別為3.68%、1.08%。
6、繩索取芯鉆進提鉆次數(shù)26次,平均提鉆間隔65米/次,最高提鉆間隔320米/次。大大減少勞動強度和孔內復雜程度,提高鉆進效率。
7、繩索取芯鉆頭最高壽命320米/個,單個鉆頭超100米進尺的有12個。
8、找礦成果顯著。全孔七個礦化層,累計總長度200多米,單層礦化厚度38米,礦層品味最高7克/噸,一般在2-5克/噸。
三、幾點做法
1、精心籌劃,準備充分。
設計方位角137°傾斜角80°,深孔1700米施工是本隊鉆探史上首例,局系統(tǒng)內乃至全省其他地勘系統(tǒng)范圍截至今日沒有施工過。因此深斜孔施工對我們來說既是挑戰(zhàn)也是對我隊鉆探實力的考驗。徐貽贛隊長、劉建光總工程師在多次例會上強調:朱溪銅礦區(qū)外圍找礦項目是省基金項目,深斜孔的施工是全省首例,必須高度重視,要求各職能部門大力配合,創(chuàng)造條件讓鉆探分院打好這個孔。
2011年5月開始,就設備選型、機具配置、鉆桿選擇進行認真調研,通過調研決定鉆機選擇黃海探礦機械廠制造,水泵選擇衡探廠,繩索取芯鉆桿、機具、工具選擇無錫眾金探礦工具有限公司制造。與廠家鑒訂了購置合同(繩索取芯鉆桿材質、鋼材產(chǎn)地、鉆桿二頭加厚等提供了技術要求),保證了選型質量。大隊投入資金111萬元購深鉆全套設備鉆桿。
在項目班子和機臺班組組建上,大隊要求鉆探分院院長擔任項目經(jīng)理,挑選有經(jīng)驗,整體素質高的中高級鉆探工和近一兩年內由技校培養(yǎng)的鉆探中專畢業(yè)生擔任班長,委派探礦技術干部在項目中擔任技術負責人。聘用有深孔管理經(jīng)驗的鉆探技師擔任機長,組成有深孔作戰(zhàn)能力的戰(zhàn)斗集體。
在編制施組設計方案時,組織有關專家有經(jīng)驗的施工人員討論,重點對控制方位、傾角、鉆孔結構、套管、泥泵使用、鉆進工藝進行了研究,特別選購了S95A繩鉆鉆桿1000米,用于深孔作套管用,效果較好。施組設計進行了認真的討論、審查通過后實施。
在坪機臺和鉆塔安裝上堅持“寬、實、穩(wěn)、多、平”五個字。所謂“寬”:就是機臺地基比中深孔機臺地基面積大2至3倍。一般孔機臺地基面積80-100㎡左右,本孔地基面積達300-350㎡,開始的時候,機臺為了趕時間,坪出的地基不僅面積小而且布置的泥漿池也少,也小?;_面又不實,鉆塔和設備也安裝好了,大隊知道此況,認為不符合施組設計要求,決定拆塔重來。大隊和分院領導商量派分院書記安德軍到現(xiàn)場負責指揮,親自監(jiān)督落實大隊的措施。
所謂“實”就是機臺地基必須堅硬,尤其是鉆塔安裝部分,這是保證施工中方位角,傾角不因地基松軟發(fā)生超差的主要措施。在拆塔重來的時候,我們重點就塔底基槽及孔口部分分別澆注長*寬*高=5.0*0.8*0.7,5.0*1*0.8米C25砼的基礎。然后在砼的基礎上放上塔底鋼梁。孔口處澆注1.0*1.0*0.6米的砼墩,以便孔口施工中穩(wěn)固。所謂的“穩(wěn)”就是地基面穩(wěn)固,以防深孔施工時鉆探下沉,鉆塔設備安裝必須穩(wěn)固。所謂“平”就是鉆塔設備安裝水平、周正。所謂“多”就是泥漿沉淀池不少于3個。同時,在資金使用上鉆探分院籌措資金確保工程施工不應沒有資金而材料油料供應中斷而造成停鉆,不應設有資金造成職工不能按月發(fā)工資。
常言道“兵馬未到,糧草先行”,只有準備充分才能使“仗”打的贏。
2、注重環(huán)節(jié),把好五關。
一是注重鉆孔結構,把好鉆孔結構關。根據(jù)地層和設計孔深以及以往施工經(jīng)驗,鉆孔結構是關鍵。我們把孔徑¢95mm,¢76mm 作為主要施工口徑。開孔口徑確定為¢130mm鉆至12.7mm孔深下¢127mm套管;換¢110mm金剛石鉆頭鉆進至29m孔深下¢108mm套管;換S95繩索取芯鉆進至孔深847米,然后把S95繩索取芯鉆桿代替套管,換ZS75A繩索取芯鉆進終孔。事實證明,選擇確定這樣的鉆孔結構是正確可行的。
二是注重沖洗液環(huán)節(jié),把好泥漿使用關。泥漿是鉆探的血液,血液不暢通,血液質量不好,鉆探無法進行下去。因此使用好的泥漿是關鍵之關鍵、重中之重。首先從泥漿設備的購置,泥漿池,泥漿槽的布置著手。開挖了三個泥漿池,規(guī)格為2.8*2.8*1.0米為凈化池,2.1*2.1*0.7米為泥漿池,1.2*1.2*0.7米為沉淀池,泥漿槽規(guī)格為0.2*0.2*14米,這樣泥漿具有循環(huán)、沉淀,凈化條件,配置了柴油機驅動的泥漿攪拌機。其次選擇好的粘土分,粘土分為江西萍鄉(xiāng)產(chǎn)地,選擇好的化學處理劑(泥漿處理劑),由萍鄉(xiāng)市特斯鉆井泥漿助劑廠生產(chǎn)的聚丙烯酰胺(PAM),抵熒光特效防塌護壁降失水劑,磺化瀝青鈉鹽(SAS-1),防塌潤滑劑(FT-342)。全孔消耗化學處理劑6噸多,這些化學處理劑都是用高分子聚合物,多種有機物,植物油,礦物油,瀝青磺化物,擬制劑,表面活性劑,硫酸鈉等多種物質復配分別通過特殊工藝加工合成,具有護臂、堵漏、潤滑、懸浮、降失水、絮凝、抑制等功能。再次按比例配制泥漿,在配制泥漿的同時,根據(jù)地層特性,孔內坍塌掉塊、漏失、孔深程度、轉速的需要以及各泥漿處理劑的功能作用,確定泥漿配制比例。ZK4208孔主要應用的是無固相沖洗液,具有良好效果,孔內未出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象,孔內潤滑條件改善。鉆機轉速始終能開到六速即:460轉/分鐘以上。沒有因泥漿使用不好而導致孔內事故,鉆進始終正常,順利。
三是注重套管環(huán)節(jié),把好下套管關。套管材質,套管接頭,同心度是重要環(huán)節(jié),下好套管是防止套管斷的關鍵。我們選用S95繩索取芯鉆桿代替套管下了847m,效果好。鉆進中沒有斷鉆桿,下S95鉆桿后,在孔口套管與套管間隙之間封閉嚴實,固牢,有利于鉆進中泥漿上返孔口時,巖屑不易掉進套管間間隙內而導致起拔套管困難,這些舉措即節(jié)約了套管帶來的成本抵下,又防止斷套管事故,提高了效率。
四是注重預防孔內事故環(huán)節(jié),把好工藝操作關。深鉆最怕出燒鉆、卡鉆、埋鉆事故。防止事故首先設備性能狀況要好,尤其是水泵,我們選用BW-300/12型水泵,該泵水量大,壓力大。不管孔有多深,排屑能力強,能及時把回次鉆進中的巖屑排到地面,不因水泵能力不足而燒鉆。其次是注意回次初的操作。鉆桿下完主動鉆桿對上扣,開通泵后,開動鉆具慢轉,再將鉆具緩慢下至孔底,這樣不因回次初開不通水而造成燒鉆。再次使用好泥泵,防止坍塌掉塊、垮孔而造成孔內卡埋事故。
五是注重內管總成投放環(huán)節(jié),把好投放內管總成關。內管總成投放是否成功是保證回次鉆進和巖心取樣的關鍵。每次投放內管總成都很重要,內管總成投放是否準確到位,一要考慮斜孔比直孔下放速度要慢,二要考慮泥漿質量,尤其是泥漿的粘度、密度、含沙量,掌握內管總成投放到位時間一憑經(jīng)驗,二要摸索經(jīng)驗,三要隨孔深延長掌握規(guī)律。一般直孔內管投放自由下落速度每分鐘50m,斜孔內管總成自由投放時間1.5分鐘50m。如果直接對上泵沖,速度會快15-20%左右。該孔施工在內管總成投放時間上把握比較好,沒有打空管現(xiàn)象。
3、嚴格管理、保證質量安全。
質量第一,安全第一是深斜孔施工的關鍵之所在,沒有質量安全等于沒有干,甚至造成經(jīng)濟損失和各方面的負面影響。在質量安全上,大隊鉆探分院非常重視,從不馬虎了事,從不大意,總是警鐘長鳴、嚴格管理,在工程質量和安全生產(chǎn)管理方面按大隊有關管理規(guī)定落實,項目部成立了質量、安全生產(chǎn)領導小組,項目經(jīng)理為該項目質量、安全第一責任人,配備了兼職質量員和安全員,機長、班長均為兼職安全員,每班配一個群眾安全監(jiān)督信息員,首先做到質量、安全工作有組織機構,有人抓,明確各自職責。其次開展技術質量、安全生產(chǎn)交底,在現(xiàn)場召開交底會,讓全體作業(yè)人員了解工程質量和安全生產(chǎn)要求,學習施工組織設計,在機場懸掛醒目的安全標志牌。再次,開展班前班后檢查,發(fā)現(xiàn)隱患和問題要及時解決,把問題消滅在萌芽狀態(tài)中。從施工的情況,鉆探六大指標嚴格執(zhí)行,監(jiān)理指令認真遵照執(zhí)行,孔斜度,班報表記錄及巖心編錄,校正孔深等均符合規(guī)程和地質目的,質量合格率達100%。在安全生產(chǎn)中嚴格執(zhí)行有關《安全生產(chǎn)法》、“安全第一,預防為主,綜合治理”方針,執(zhí)行巖心鉆探安全操作規(guī)程,執(zhí)行大隊有關安全生產(chǎn)管理制度和安全生產(chǎn)職責,項目施工無安全事故,實現(xiàn)了安全生產(chǎn)。
4、統(tǒng)一認識,提振信心。
深斜孔施工任務下達后,對項目承擔直接施工任務的項目部和機臺骨干在思想上存在疑慮,在心理上有點膽怯。原因是沒有打過,沒有把握。大隊領導和分院領導針對這一問題進行深入思考,分析,認為有疑慮有擔心是正常的。解決這一問題的辦法,一方面召開會議討論,另一方面拿出實實在在的措施。主要從裝備上著手解決問題,決定投入資金111萬元購深鉆全套設備。在鉆探工藝方法上采取繩索取芯工藝方法,在護孔措施上采用優(yōu)質泥漿,套管隔離,快速通過的綜合治理措施;在組織管理上,采取嚴、細的工作作風,在職工收入分配上采取寬松的保底工資承包方法,讓大家干活能拿到不低的工資。通過會議的形式向大家講清楚,最后形成共識,達到消除疑慮,拋棄膽怯,提振信心的目的。為了把認識搞得更統(tǒng)一,工作方向更明確,在項目開展的前期和中期階段,大隊分管和總工帶著有關部門的同志赴礦區(qū)召開施工現(xiàn)場會議,進一步分析該孔的形式和有利優(yōu)勢,提出更加具體的措施,讓大家統(tǒng)一認識,做到心中有數(shù)。從此大家對打深斜孔的信心更足,把全部的精力和注意力統(tǒng)一到打深斜孔行動上來,把既定的方案,措施落實到各個工序環(huán)節(jié)上,從而,大家鼓起勇氣,團結一致,協(xié)同作戰(zhàn),工作一絲不茍,認真負責,當班的事當班做完,不把麻煩留給下班。工作中不放過每個細節(jié),作風嚴細。2011年10月24日,當孔深達到1280米時,回次鉆進1米左右,突然不進尺,班長當即關機,采取下打撈器打撈,內管總成卡死在外管內,打撈器提不動,班長決定起鉆,發(fā)現(xiàn)內管總成軸承上塑制品墊圈因泵壓作用下墊圈脹開,卡在外管內,打撈不動。從一事例說明二個問題,第一,不打懶鉆??浙@必磨巖芯而造成巖礦芯采取率不夠,第二,起鉆因深孔需要8個小時,勞動強度大,人累點但不給孔內造成事故加事故。這種嚴細作風不僅體現(xiàn)在一個老班長身上,而且在整個施工中體現(xiàn)在全體員工上,沒有搞英雄主義各顯神通,各行其事,而是在機長的領導下一個措施,一個計劃,一個命令,一致執(zhí)行,形成一個嚴密的意志統(tǒng)一體,這是取勝,深斜孔打成功的精神法寶,就像毛主席所說“兵民是勝利之本”。我們依靠的就是項目部、機臺全體員工整體力量,打成深斜孔。
四、幾點體會深斜孔施工是一項綜合性、系統(tǒng)性工程,每個環(huán)節(jié)都是關鍵,都不可掉以輕心,否則引起事故,影響目標的實現(xiàn)。
1、 關鍵設備必須滿足孔深、孔徑要求。俗話說得好,沒有金剛鉆別攬瓷器活。我們在挑選深孔設備上是認真的,基于全面考慮的。黃海探礦機械廠制造的HXY-6A鉆機質量可靠,性能穩(wěn)定。2011年10月25日,大隊領導帶著國資辦主任、安全科長到朱溪銅礦區(qū)ZK4208孔檢查工作時,親眼看到孔深1280m正在鉆進時,轉速可以開六檔(460轉/分鐘),柴油機負荷非常正常,鉆機回轉非常穩(wěn)定。當孔深在1600m時,仍然開動六檔轉速。無錫市眾金探礦工具有限公司制造的繩索取芯鉆桿及機具工具質量可靠,材質性能穩(wěn)定。S95A加厚鉆桿和S75A加厚鉆桿在深斜孔施工中,沒有斷鉆桿現(xiàn)象,由于鉆桿,接頭表面處理技術過硬在深斜孔施工中無偏磨現(xiàn)象。鉆具工具耐磨性強,鉆桿不裂紋,鉆桿圓度,接頭絲扣連接起來的同心度都符合國家標準要求。
2、 施工隊伍的整體素質是施工成敗的關鍵。 施工裝備是重要因素,人是決定因素。人素質跟不上,很難辦成事,所以必須挑選思想素質好,技能水平高,團結合作精神和敬業(yè)精神強,組織紀律性強,作風嚴細,有科學頭腦、有文化,聰明能干的項目經(jīng)理、機長、班長和鉆工組成的施工隊伍。
3、制定施組設計是打有把握之仗的綱領性、指導性文件。設計方案是指導全體員工打有把握之仗的重要指南。在編制設計方案前要組織技術人員和管理人員對項目要求,現(xiàn)場環(huán)境條件,地層性質進行認真調研,對施工方案、措施進行認真討論,然后在認真編制。設計方案一旦確定,要組織全體參戰(zhàn)員工認真學習,深刻領會,對職工進行技術交底,只有讓大家深刻領會才會形成統(tǒng)一認識,統(tǒng)一意志,統(tǒng)一行動,才能取得實質效果。
4、用好泥漿和潤滑劑是深孔鉆重中之重。任何忽視,輕視泥漿和潤滑劑的作用都要打敗仗的,鉆孔孔壁的穩(wěn)定是深斜孔成敗的關鍵,而要獲得孔壁穩(wěn)定必須用好的泥漿和潤滑劑。泥漿和潤滑劑沖洗液是護壁堵漏,懸浮攜帶巖屑防止孔內坍塌,掉塊埋鉆、燒鉆事故的最好武器,是潤滑孔壁鉆具,凈化沖洗液提高鉆機轉速、降低鉆桿摩擦阻力的有效方法。誰重視它,誰受益,誰抓住這個牛鼻子不放,誰就是成功者。
5、深斜孔施工注意挖潛,減少消耗,節(jié)約成本。深斜孔施工鉆探設備消耗功率較大,一臺2200m施工能力的鉆機及配套動力系統(tǒng),一般需要150馬力柴油機組。全部開動一個班消耗柴油1桶之多。一天三班運轉,耗油達4000元(包括機油)。如果措施不力或處理事故,無功消耗將是驚人的,所以要求措施得力,計劃周密,安排得當,指揮有力,工序銜接緊密,注重節(jié)約,是降低消耗,降低成本的有效途徑。在科學的道路上是沒有平坦道路可走的,只有不畏崎嶇、攀登的人才能達到光輝的頂點。我們在深斜孔施工中雖然取得一點成績,那是很渺小的,這只是萬里長征走完了第一步,今后的深部鉆探還更深,路更長。我們要時刻保持清醒頭腦,繼續(xù)保持謙虛謹慎,不驕不躁的作風,繼續(xù)保持不到長城非好漢的精神,在我隊深部找礦事業(yè)上作出更大的成績。
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