国内井下深部金属矿勘查的先锋

——云冶资源在深部找探矿施工中解决由钻孔涌水引出一系列施工问题的技术应用

案例简介：

矿区井下钻探施工遇到含水地层，导致找探矿进展受阻，云冶资源在实践解决了钻孔涌水引出的一系列施工问题，钻孔涌水治理工艺已经走在国内前列。

背景：

目前，国内大部分地区浅部矿产资源已经基本查明，随着浅部矿产资源的日益消耗，为保证各大矿山资源持续接替，深部找探矿工作显得更为重要。

随着勘探的加深，钻探工作转入井下，面临的施工条件、地质条件、环境因素越来越复杂。井下钻探中遇含水带，钻孔涌水是一个棘手的问题，导致施工困难、效率低下、工人劳动强度大、安全隐患大。特别是碰到施工涌水量大、涌水压力高时，取送钻杆时，大量涌水会从杆内喷出。传统的钻杆与钻杆之间仅通过提引器连接，钻杆与钻杆的接合处因为水压会四处喷出大量的水，让操作人员全身淋湿，导致操作人员视线不清，不能正常拧卸钻杆，严重影响施工进度。之前国内没有能很好地针对涌水问题的技术，对于矿山企业来说，随着可用资源日益开采减少，矿区深部找探矿工作遇到阻碍，无疑是关上了一扇资源增储的大门，空有宝山而不得入，解决钻孔涌水问题迫在眉睫。

解决方案

云冶资源是一家以固体矿产资源勘查和矿业权运营为主，集矿业权投资、资源勘查技术服务、矿业权业务咨询、矿山工程建设及民生地质为一体的技术服务型企业。

在公司某项目部，服务的业主方矿区深部找探矿的过程中，需要进行钻探施工，辅助地质技术人员对潜在靶区进行打孔获取岩心采集数据预测含矿带。几乎所有钻孔都会有大小不同程度的涌水，其中某区的找探矿施工，一度因为钻孔涌水量太大，钻探过程中极易发生一连串孔内事故。

云冶资源集思广益，采用新方法，新工具，通过自主发明、技术革新、与科研单位合作研究等方式，摸索探究出一套关于深部找探矿过程中应对涌水问题的工程技术。

技术一：可控浆液注浆工艺应用于钻孔涌水治理

随着勘查深度的增加，钻孔涌水量在不断增大，严重影响找探矿工作的推进。为保证矿山找探矿工程的顺利实施，公司开展了针对钻孔强涌水的钻进方法进行研究，与科研单位合作开展了《毛坪铅锌矿区强涌水钻孔钻进技术研究》科研项目，该项目将目前大坝、边坡治理中已经应用过的可控浆液注浆工艺应用于钻孔涌水治理。它的优点体现在材料用量少、耽误工期短、扫孔工作量少、治涌水效果好四个方面。可控浆液注浆工艺运用于钻孔涌水治理在国内尚属首次，该项目的成功也为日后的钻孔涌水治理提供了一个新的方法和思路。

技术二：一种钻孔引水卸压蘑菇头（已申请实用新型专利）

为解决钻孔涌水阻施工进度慢、工人劳动强度低、安全隐患大的问题，云冶资源研究发明了一种钻孔引水卸压蘑菇头。当钻杆出现涌水时，通过引水管将涌水分流，卸去水压，水从另一侧排出，保证正常的钻杆安装拆卸。解决了钻探施工过程中由于钻孔涌水量大且涌水压力高时无法安装蘑菇头或提引器的问题，降低水压和水流引起的安全隐患，达到正常取送钻杆的目的，保证了施工。

技术三：一种坑道内地勘用搅拌机（已申请实用新型专利）

地质勘探施工过程中为防止渗水事故的发生，钻探注浆堵水工程是必不可少的环节，其中注浆浆液搅拌机是注浆工程过程中的常见设备。但坑道地质勘查钻探施工中存在搬迁频繁、施工场所面积及空间狭小等限制，设备搬迁难度往往较大。目前常用的搅拌机及其附件体积大，频繁搬迁安全系数不高，且搅拌机、罐体及其他附件不配套，占地面积大，显得零散、零乱，在坑道内光线、视线不如地表好，搅拌情况不易控制。

为解决这些问题，通过发明该搅拌机，在罐体下部设置机架、轮，机架一段设置牵引钩的结构，解决了坑道地质勘查钻探过程中常用搅拌机不易搬迁，坑道施工场所面积及空间的限制问题。改变联轴器、变速箱的设置方式，使搅拌的泥浆、浆液均匀，质量好。并采用卧式搅拌，并在罐体末端设置出料口及出料阀，避免通常的立式搅拌机需要倾倒过程的耗时耗力，提高效率。

技术四：一种使用绳索取芯钻进工艺的特殊事故打捞工具（已申请实用新型专利）

在深部钻探施工绳索取芯钻进工艺的实施过程中，经常会发生打捞岩心的打捞器、钻孔测量仪器等因钢丝绳断而掉落在钻孔内的情况。面对少则几百米，多则上千米的孔深，起下一次孔内全部的钻杆，需要几小时甚至几天的时间，严重影响工程进度，且工人的劳动强度特别大，在起下钻杆的过程中还很容易发生其它的孔内事故。

通过设置打捞架、卡瓦、卡瓦牙、内螺口接头，使用该打捞工具能够打捞绳索取芯钻进中掉落在孔内的打捞器、钻孔测量仪器等，提高了工作效率，降低了工人的劳动强度。结构布局更加合理，能够保证打捞效果，且增加了实用性，有效的解决了用常规打捞工具不能打捞孔内可旋转物，以及在不取出孔内钻杆的情况下无法打捞掉落在孔内的钻孔测量仪器、打捞器的问题。

技术五：一种用于地勘钻探的孔内事故无损伤处理工具（已申请实用新型专利）

目前地质勘查中钻探施工运用的绳索取芯钻进工艺中，存在丝锥从钻孔内起拔上来之后，将无法使用或需更换接手，造成钻杆、套管卡钻，造成孔内事故，甚至还会影响到事故处理结果。

为解决上述问题，利用该工具送入事故钻具、定点反套管、起拔套管、架桥等内壁，在钻孔内与脱落或断于钻孔内的钻杆或套管定点选取强度大的部位内壁紧贴，避免起拔上来的钻杆或套管受到损伤，提高在地质勘查钻探施工过程中孔内事故处理的成功率。

履责成效

应对涌水问题的工程技术中，云冶资源可控浆液注浆工艺的经验做法，已经在公司其他项目部拓展应用，该项技术已经走在国内前列。一种钻孔引水卸压蘑菇头是地质钻探工程史上首个用于钻孔涌水治理的专利，对于深部找探矿工程钻孔涌水的治理提供了一条可行、可借鉴的方法和思路。一种坑道内地勘用搅拌机、一种使用绳索取芯钻进工艺的特殊事故打捞工具、一种用于地勘钻探的孔内事故无损伤处理工具，上述三个技术是辅助用于井下钻探钻探工程，是在日常操作中为了提高工作效率，积累了经验而发明的使用工具。履责成效如下：

安全方面：

1. 可控浆液注浆工艺可有效减少孔内涌水量，从而避免了因钻孔涌水而带来的操作安全风险。

2. 未使用钻孔引水卸压蘑菇头时，加、卸钻杆时，孔内高压涌水从钻杆顶部和钻杆接头处喷出，大量喷水使操作员工视线不清，给拧卸钻杆操作带来很大的安全风险，钻孔引水卸压蘑菇头可使孔内涌水通过卸压蘑菇头上的胶管引至一边，从而避免了因喷水导致的视线不清，从而确保的操作的安全。

    

   职业健康方面：

3. 可控浆液注浆工艺可有效减少孔内涌水量，从而避免了大量涌水淋湿工作服，导致操作视线不清晰的情形出现，给现场作业人员一个干燥、舒适的工作环境，有利于员工的身心健康。

   2、钻孔引水卸压蘑菇头可使孔内涌水通过卸压蘑菇头上的胶管引至一边，从而避免了大量喷水淋湿工作服的情形出现，改善了工作环境，有利于员工的身心健康。

    

   经济方面：

   1、可控浆液注浆工艺可有效减少孔内涌水量，从而减少了矿山排水系统的排水量，每年可为矿山节约排水费用。

   2、可控浆液注浆工艺可有效减少孔内涌水量，从加快了施工进度，相比涌水钻孔，涌水治理后每年可以公司增收。

   3、钻孔引水卸压蘑菇头可提高钻孔起送大管的速度，每月可增加工程量、每年可以公司增收。

    

   社会效益方面：

4. 一种坑道内地勘用搅拌机，机体下端设置牵引装置降低了坑道内设备搬迁难度，解决了坑道施工场所面积及空间的限制问题，提高工人移动或安装设备时的安全性；卧式搅拌并在罐体末端设置出料口和出料阀，避免立式搅拌机需要倾倒浆液的步骤，提高工作效率。

5. 一种使用绳索取芯钻进工艺的特殊事故打捞工具，提升了处理钻探时孔内事故的容错率，提高了工人工作效率，降低了工人的劳动强度；解决了用常规打捞工具不能打捞孔内可旋转物，以及在不取出孔内钻杆的情况下无法打捞掉落在孔内的钻孔测量仪器、打捞器的问题，提高了实用性。

   3、一种用于地勘钻探的孔内事故无损伤处理工具，提高了钻探施工过程中孔内事故处理的成功率。

   借助以上几项技术，2019年云冶资源完成年度计划的143.84%。特别是帮助了彝良毛坪铅锌矿资源/储量核实报告编制，是云南省编制类似重大矿山难度最大的一个。

   同时支撑云冶资源2019年申报成功高新技术企业资质、云南省科技型中小企业资质。其中，一种钻孔引水卸压蘑菇头作为中国铜业工业与商业服务类唯一作品代表中国铜业参加了中铝集团第三届创新创意大赛，并在决赛中获得了二等奖的好成绩。

    

展望

随着资源进一步开发，找探矿工作已经迈入到深部资源的勘查与开发领域，深部资源勘查项目将会有很多钻探工程需要在井下进行施工。云冶资源下一步将继续完善钻孔涌水治理工艺，并在深孔注浆处理更大的含水裂隙这一工艺方面力求突破，使矿产资源钻探深孔施工工艺走在前列，提升云冶资源的技术实力。