大口径钻探的新技术

在水利水电工程勘察中,大口径钻探是查明重大工程地质问题行之有效的重要勘探手段,其突出优点是地质人员能下井观察地质现象,深入研究某些地质问题,从而作出符合客观实际的正确结论,为工程设计和施工提供翔实可靠的第一性工程地质资料。20世纪50年代初期,我国大口径钻探设备少,钻探技术落后。1958年,水利、煤炭、桥梁等部门进行了直径1m 和3.2m 的大口径钻井试验。1976年,由原长办勘测处、三峡区勘测大队设计组装了一台2m 直径大口径钻机,完成了葛洲坝工程防渗墙2m 直径钻孔的钻进,为大口径全断面钻进初步摸索了成功的经验。大口径钻探,按破碎作用途径的不同,可分为冲击钻进、回转钻进和取芯钻进三种方法。

常用的大口径钻探技术设备主要有:①冲击钻井机,包括CZ-30型钢丝绳冲击钻井机,钻井直径1300mm,井深30～40m,钻头质量达3t,电动机功率40k W,钻机质量11t;②CZF-1500型冲击反循环钻机,钻井直径1500mm,井深80m,钻头质量3.5t,发动功率45kW,钻机质量12t;③CZF-1500型冲击反循环钻机,钻井直径1200mm,井深50m,钻头质量1.3t,发动功率30k W,钻机质量7.5t;④CZF-1500型冲击反循环钻机,钻井直径1500mm,井深40m,钻头质量3～5t,发动功率37k W,钻机质量8.2t;⑤SPJ-300型钻井机,钻井直径950mm,钻井深度30～50m,钻杆直径114mm,电动机功率40kW;⑥红星400B型钻井机,钻井直径1150mm,钻井深度100m,钻杆直径141mm,电动功率40k W,钻机质量9.5t;⑦SPC-150型车装水文水井钻机,钻杆直径89mm,钻井深度100m;⑧GPS-10G型工程钻井机,钻井深度50m,钻井直径1000mm,电动机功率37kW,钻井质量5.3t。

(1)冲击反循环钻进技术。“八五”期间,中国水利水电基础工程局承担冲击反循环钻机研制工作。1992年将旧式CZ-22型冲击钻机改造为新式CZF-1200型冲击反循环钻机。通过在长江三峡工程一期围堰防渗墙施工中应用,效果良好。实践证明,新型冲击反循环钻机,具有运转可靠、耐疲劳性能好、操作简单、能适应各种地层、维修方便、钻进效率高和钻井质量好等优点。另外,葛洲坝集团基础工程公司1996年利用GJF-20型冲击反循环钻机,在长江三峡二期工程下游围堰右岸防渗墙基础回填砂、全强风化疏松块石与弱风化岩层中进行钻进试验,取得成功,为三峡工程二期围堰防渗墙施工奠定了基础。(www.xing528.com)

(2)回转钻进技术。根据破岩范围的不同,回转钻进可分为环状取芯钻进、全断面钻进和扩孔钻进。前者使用钢粒破岩或滚刀破岩,后两者使用刮刀或滚刀破岩。运用该技术取出的岩芯,可以满足地质人员对岩芯进行描述、编录照相的要求;同时,便于地质人员下井观察孔壁岩层的原始状态(如软弱夹层)。因此,该技术被广泛应用于长江三峡、葛洲坝工程大口径取芯钻进和隔河岩工程帷幕灌浆质量检查等工程中。

(3)镶焊式金刚石复合体钻进取样技术。该技术在Ⅷ级以下地层中取样,效果良好。该技术由黄委会地质勘探总队研制应用,并在古贤水利枢纽坝址勘探中进尺121m,解决了工程取样难题。