反井钻机在金属矿山应用探讨.doc

反井钻机在金属矿山中应用探讨 刘 成 祥 （徐州铁矿集团 徐州 221138） 摘要反井钻机在煤矿应用取得了较好效果，但在金属矿山中应用较少，通过反井钻机在吴庄铁矿的应用分析，总结出反井钻机在金属矿山应用成功与失败的经验。探索今后反井钻机在金属矿山中应用前景。 主题词反井钻机；金属矿山；应用；探讨 引言 为了加快吴庄铁矿主溜井、电梯井施工进度，降低盲竖井施工难度。施工单位根据煤矿盲竖井施工中经常采用反井钻机施工的经验，先后在主溜井、电梯井中心采用LM1200反井钻机钻出Φ1200mm中心孔，利用中心孔出碴、排水的施工方案。方案在主溜井施工中没有取得预期效果。在电梯井施工中取得较好成效。根据反井钻机在吴庄铁矿主溜井、电梯井中的应用经验，探讨吴庄铁矿今后盲竖井施工中，采用反井钻机施工方案选择方法。 1 主溜井、电梯井概况 1.1 吴庄铁矿主溜井距主井井筒32米，为直井，直径4米，长174米，上口在-330M中段，下口在-513M中段。分别在-380M、-430M、-480M中段设三个支溜井与各水平相连，方案选择前采用主井施工所揭露岩层资料，没有详细工程地质资料。采取LM1200反井钻机边钻孔边取芯的方案。导孔柱状图（见表1） 绝对 标高 岩层 厚度 钻孔柱状 岩石特征 330M 5M 铁矿石，局部夹有闪长斑岩，有溶洞水。 335M 37M ˙˙˙˙˙˙˙˙ 主要为闪长斑岩层、局部有蚀变闪长斑岩，闪长斑岩层理节理较发育，蚀变闪长斑岩层理、节理特别发育，极易风化，含少量裂隙水。 372M 20M ˙˙˙˙˙˙ 主要为高岭土，局部有蚀变闪长斑岩，高岭土特别松软，整体稳定性差，蚀变闪长斑岩节理、裂隙发育，有少量裂隙水。 392M 27M 花岗斑岩及石英斑岩相互交层，裂隙水发育。 419M 30M 石灰岩，含水量特别丰富。 449M 17M ˙˙˙˙˙˙ 主要为高岭土，局部有蚀变闪长斑岩，高岭土特别松软，整体稳定性差，蚀变闪长斑岩节理、裂隙发育，有少量裂隙水。 466M 17M ˙˙˙˙ 主要为高岭土，局部有蚀变闪长斑岩。 483M 21M 花岗斑岩及石英斑岩相互交层，节理、裂隙发育。 504M 9M ooooooo 花岗闪长斑岩、坚硬。 513M 1.2 吴庄铁矿电梯井距主井井筒23米，为4.23.45M方形直井，全长94.5米，分别在-480M、-503M、-513M、-530M、-566M设五个水平联络巷。施工前没有详细工程地质资料，仅参照主井井筒所揭露岩层资料。采用LM1200反井钻机边钻孔边取芯的方案，施工后导孔柱状图（见表2） 绝对 标高 岩层 厚度 钻孔柱状 岩石特征 480M 30M ooooooo 主要为闪长斑岩层，坚硬、稳固。 510M 56M oo 主要为石灰岩，稳固，局部有小裂隙，有少量裂隙水。局部石英斑岩，相互交层，岩层稳固。 566M 2 施工方案 2.1 在吴庄铁矿主溜井工程中，首先从-330M中段主溜井中心正向施工Φ244mm导孔，提取钻孔岩芯（见导孔柱状图）。为防止导孔偏移中心，采用LM060700钻杆扶正器，使用Φ219mm加粗钻杆和每10M加一节稳定钻杆，偏斜控制不超过0.5。导孔施工中在-419M出现高岭土化岩层及每小时50M3的涌水，采取注浆封堵措施，但由于受高岭土化影响，岩层裂隙无法压入浆液，没有达到预期扩散半径，涌水量有所减少。但导孔直径小，受岩层变化影响较小，导孔施工较为顺利，与-513M贯通中心偏差0.5M。贯通后在下部安装Φ1200mm牙轮钻头反向上提扩孔。由于岩层复杂，岩石坚硬及钻孔长、钻杆重量大，在扩孔中使用轴提升力大，在-483M、-449M二处出现钻头钻杆上部断裂，使钻头及钻杆摔坏。在-329M因高岭土化岩层极不稳固、受扩孔影响-419M出水点水量又恢复到期每小时50M3涌水，导致下部钻孔塌壁，钻孔被堵，扩孔岩粉及涌水无法排出，钻头在距-330M中段20M处被卡住不能施工，最终采取人工下掘Φ1800mm措施井将钻头、钻杆取出。同时因中心扩孔被堵，无法按原方案实现中心孔排碴和泄水。导致工期延长，成本增加，重新采用下掘方案。 2.2 在吴庄铁矿电梯井工程中，采用同样钻孔方法。由于井筒深度较短，岩层均匀、坚硬、稳固，施工没有出现钻杆断裂和中心孔堵塞问题，但在扩孔到50M时Φ1200mm牙轮钻头合金磨损严重，更换合金后继续施工，中心孔施工达到方案要求，实现排碴和泄水目的。 3 方案分析 3．1 采用中心导孔作竖井井筒施工出碴、排水，要具备井筒上、下端要有通道的施工条件，并且井筒下端具备排水、清淤条件。 3．2 在金属矿山中受岩层变化大，地质水文条件复杂的影响，在选择此方案中要更加慎重。特别是在吴庄铁矿岩浆岩成因矿床中，高岭土化、绿泥石化，蚀变、解理、节理发育的金属矿山，在方案选择中没有详细资料作为分析，同时反井钻机在金属矿山中应用较少，没有具体经验可借鉴，仅参考在煤矿中应用成功经验，使方案选择受到严重制约。 3．3 在吴庄铁矿主溜井中应用不成功主要原因有局部岩层为高岭土化严重没有引起重视，同时二处出水距主井井筒32米，距副井井筒70米。在主、副井井筒施工中没出现，而且出水量大、压力高。出水量大是导致主溜井扩孔没有成功的主要原因。钻孔段高174米，施工段高太高，在煤矿中也没有采用过。 3．4 在吴庄铁矿电梯井应用成功的主要经验岩层均质，稳固，没有高岭土化、绿泥石化，特别是没有涌水，井筒施工段高适中。使电梯井井筒施工取得进度较快，施工安全条件好，施工成本低的较好成果。 4 结语 通过吴庄铁矿二个竖井井筒选用反井钻机施工方案成功与失败方案分析，为吴庄铁矿下一步将施工的二个泄水井，选择施工方案上，有了更进一步的认识。采用中心导孔方案施工盲竖井，具有施工安全条件较好、进度快、成本低的特点。为岩层稳定、岩石坚硬中等以上、井筒涌水量小，井筒施工段高不超过100米的金属矿山，选择施工方案较为理想方案。 作者简介刘成祥 男，1963年生，徐州铁矿集团生技处处长，吴庄铁矿工程总监理工程师，徐州市劳动模范。 联系电话（0516）7153082，13814430281