水平巖芯鉆機(jī)施工方案一、工程概況1.1工程目標(biāo)本工程旨在通過(guò)水平巖芯鉆機(jī)施工，獲取目標(biāo)地層的巖芯樣品，為地質(zhì)構(gòu)造分析、礦產(chǎn)資源評(píng)估及工程建設(shè)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。施工區(qū)域位于[具體區(qū)域]，設(shè)計(jì)鉆孔深度[X]米，水平段長(zhǎng)度[Y]米，鉆孔直徑根據(jù)地層條件選擇Φ91mm~Φ150mm系列，巖芯采取率要求≥90%（松散地層≥85%）。1.2地質(zhì)條件根據(jù)前期勘察，施工區(qū)域地層主要由第四系松散覆蓋層（厚度0~5m）、中風(fēng)化砂巖（單軸抗壓強(qiáng)度30~60MPa）及微風(fēng)化花崗巖（單軸抗壓強(qiáng)度60~120MPa）組成，地下水位埋深2.5~4.0m。需特別注意穿越2~3m厚卵石層時(shí)的孔壁穩(wěn)定問(wèn)題，以及花崗巖地層的鉆進(jìn)效率控制。二、施工準(zhǔn)備2.1場(chǎng)地布置場(chǎng)地平整：清除施工區(qū)域障礙物，平整場(chǎng)地面積不小于10m×15m，坡度≤2°，采用素混凝土澆筑鉆機(jī)基礎(chǔ)（尺寸3m×4m×0.3m），承載力≥200kPa。循環(huán)系統(tǒng)：設(shè)置三級(jí)沉淀池（總?cè)莘e≥15m3）、泥漿池（容積≥8m3）及儲(chǔ)漿罐，采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)，池壁加裝防滲土工膜，確保泥漿循環(huán)效率≥95%。設(shè)備布局：鉆機(jī)主體居中布置，鉆塔（高度≥8m）與鉆機(jī)中軸線偏差≤50mm，泥漿泵、發(fā)電機(jī)組等輔助設(shè)備沿場(chǎng)地邊緣排列，距離明火點(diǎn)≥10m。2.2設(shè)備選型與調(diào)試2.2.1核心設(shè)備配置設(shè)備名稱型號(hào)規(guī)格技術(shù)參數(shù)水平巖芯鉆機(jī)XY-44型全液壓鉆機(jī)額定扭矩8000N·m，轉(zhuǎn)速范圍50~800r/min鉆具系統(tǒng)金剛石繩索取心鉆具鉆桿直徑Φ73mm（R780材質(zhì)），抗彎強(qiáng)度≥900MPa泥漿泵BW-320型三缸柱塞泵排量150~300L/min，工作壓力10~15MPa導(dǎo)向系統(tǒng)ZJ30型隨鉆測(cè)量?jī)x軌跡控制精度±20mm/100m，實(shí)時(shí)傳輸深度、頂角動(dòng)力設(shè)備200kW柴油發(fā)電機(jī)組連續(xù)輸出功率180kW，電壓380V/50Hz2.2.2設(shè)備調(diào)試要求鉆機(jī)調(diào)試：檢查動(dòng)力頭運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性，空載試運(yùn)行30min，變速箱換擋無(wú)卡滯，液壓系統(tǒng)壓力穩(wěn)定在16~18MPa，各密封處無(wú)滲漏。鉆具檢查：鉆桿絲扣涂抹專用絲扣油，逐根進(jìn)行水壓試驗(yàn)（壓力15MPa，保壓5min無(wú)壓降），鉆頭切削齒完好率≥95%。導(dǎo)向系統(tǒng)校準(zhǔn)：在已知坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行導(dǎo)向儀標(biāo)定，方位角偏差≤0.5°，深度計(jì)數(shù)誤差≤0.1m/100m。2.3材料準(zhǔn)備鉆具耗材：配備金剛石鉆頭（Φ91mm、Φ110mm各5個(gè)）、擴(kuò)孔器（Φ108mm、Φ133mm各3個(gè)）、繩索取心內(nèi)管總成2套，鉆桿數(shù)量按孔深1.5倍儲(chǔ)備。沖洗液材料：選用鈉基膨潤(rùn)土（造漿率≥18m3/t）、CMC（增粘劑）、純堿（pH調(diào)節(jié)劑），按配方配置泥漿（密度1.05~1.20g/cm3，粘度22~28s，失水量≤15mL/30min）。護(hù)壁材料：準(zhǔn)備水泥-水玻璃雙液漿（水灰比1:1，水玻璃濃度35Be'）、高分子化學(xué)漿液（粘度50~80mPa·s）用于復(fù)雜地層堵漏。三、施工流程3.1鉆孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用三級(jí)孔徑設(shè)計(jì)：先導(dǎo)孔：Φ91mm，鉆至基巖面以下2m，下入Φ127mm套管護(hù)壁；擴(kuò)孔階段：采用Φ110mm、Φ133mm分級(jí)擴(kuò)孔，擴(kuò)孔器與鉆頭間距0.5~1.0m，確?？妆谛纬?5°~20°錐形過(guò)渡；水平段鉆進(jìn)：終孔直徑Φ110mm，下入Φ89mm篩管（孔隙率15%），管外用水泥砂漿回填封孔。3.2鉆進(jìn)工藝3.2.1先導(dǎo)孔施工開孔階段：采用Φ150mm三牙輪鉆頭，鉆進(jìn)壓力8~12kN，轉(zhuǎn)速50~80r/min，泥漿排量180~220L/min，確保開孔垂直度偏差≤0.5°/10m。定向造斜：當(dāng)鉆至設(shè)計(jì)造斜點(diǎn)（孔深5m）時(shí)，啟動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)，采用彎接頭（造斜率1.5°/m）配合螺桿鉆具，按設(shè)計(jì)軌跡逐步調(diào)整頂角至水平（≤85°），每5m測(cè)量一次軌跡參數(shù)。3.2.2水平段巖芯鉆進(jìn)金剛石鉆進(jìn)：在基巖地層采用Φ91mm孕鑲金剛石鉆頭，胎體硬度HRC35~40，鉆進(jìn)壓力15~25kN，轉(zhuǎn)速200~400r/min，泥漿排量120~180L/min，確保每回次進(jìn)尺1.5~2.5m。繩索取心工藝：當(dāng)巖芯管內(nèi)巖芯長(zhǎng)度達(dá)1.2m時(shí)，通過(guò)地面絞車提升內(nèi)管總成，取芯時(shí)間控制在15min/次以內(nèi)，減少孔內(nèi)停鉆時(shí)間。特殊地層處理：卵石層：采用Φ133mm套管跟進(jìn)技術(shù)，配合管靴式鉆頭，鉆進(jìn)壓力≤10kN，轉(zhuǎn)速≤60r/min，同步注入膨潤(rùn)土泥漿（粘度≥30s）。破碎帶：改用Φ73mm鉆桿配合Φ91mm肋骨鉆頭，降低轉(zhuǎn)速至150~200r/min，每0.5m取芯一次，必要時(shí)注入水泥-水玻璃漿液（初凝時(shí)間3~5min）。3.3巖芯處理與編錄巖芯取出：使用專用巖芯箱（尺寸1.2m×0.2m×0.15m）存放，按回次順序排列，巖芯間隔用泡沫板分隔，頂部覆蓋保鮮膜防止水分蒸發(fā)。編錄標(biāo)準(zhǔn)：內(nèi)容包括巖性描述（顏色、礦物成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造）、巖芯采取率、裂隙發(fā)育程度（間距、產(chǎn)狀）、風(fēng)化程度等，每回次拍攝高清照片（分辨率≥300dpi），建立電子檔案。樣品保存：重點(diǎn)層位巖芯（如礦化帶、斷層破碎帶）用密封巖芯盒保存，編號(hào)格式為“ZK-孔號(hào)-回次數(shù)-塊號(hào)”，存放環(huán)境溫度15~25℃，相對(duì)濕度50%~70%。四、技術(shù)參數(shù)控制4.1鉆進(jìn)參數(shù)優(yōu)化地層類型鉆頭類型鉆進(jìn)壓力(kN)轉(zhuǎn)速(r/min)泥漿排量(L/min)泵壓(MPa)松散覆蓋層三牙輪鉆頭8~1250~80200~2502~4中風(fēng)化砂巖孕鑲金剛石鉆頭15~20300~400150~1805~8微風(fēng)化花崗巖表鑲金剛石鉆頭20~25200~300120~1508~12破碎帶肋骨鉆頭10~15150~200180~2206~94.2鉆孔軌跡控制測(cè)量頻率：直孔段每30m測(cè)量一次，造斜段每5m測(cè)量一次，水平段每10m測(cè)量一次，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至地面監(jiān)控系統(tǒng)。偏差糾正：當(dāng)軌跡偏差超過(guò)設(shè)計(jì)值（水平位移≥300mm，頂角偏差≥1°）時(shí)，采用復(fù)合鉆進(jìn)法調(diào)整，通過(guò)改變彎接頭角度（0.5°~2.0°）實(shí)現(xiàn)軌跡修正，單次糾偏量≤0.5°/m。五、質(zhì)量控制5.1巖芯質(zhì)量保障措施取芯率控制：通過(guò)控制回次進(jìn)尺（硬巖≤2.5m，軟巖≤1.5m）、優(yōu)化泥漿性能（失水量≤10mL/30min）及采用雙管單動(dòng)取芯鉆具，確保巖芯完整性。樣品代表性：每回次巖芯按上、中、下三段取樣，樣品重量≥300g/組，對(duì)于礦化異常段加密取樣（間距0.5m），樣品加工采用無(wú)污染破碎設(shè)備，確保分析精度。5.2鉆孔質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目允許偏差檢驗(yàn)方法開孔位置≤100mm全站儀測(cè)量終孔直徑≥設(shè)計(jì)值的95%井徑儀測(cè)量水平段頂角85°~95°隨鉆測(cè)量?jī)x孔斜≤1°/100m多點(diǎn)測(cè)斜儀封孔質(zhì)量無(wú)滲漏注水試驗(yàn)（壓力1MPa，30min）六、安全與環(huán)保措施6.1安全防護(hù)個(gè)人防護(hù)：作業(yè)人員必須佩戴安全帽、防砸鞋、防護(hù)眼鏡及防塵口罩，高空作業(yè)（≥2m）時(shí)系雙鉤安全帶，鉆塔平臺(tái)設(shè)置1.2m高防護(hù)欄桿。設(shè)備安全：鉆機(jī)傳動(dòng)部位加裝防護(hù)罩，電氣設(shè)備采用TN-S接零保護(hù)系統(tǒng)，接地電阻≤4Ω，每臺(tái)設(shè)備配備2kg干粉滅火器，定期檢查制動(dòng)系統(tǒng)（制動(dòng)距離≤0.5m）。應(yīng)急預(yù)案：針對(duì)孔內(nèi)事故（卡鉆、埋鉆、鉆具斷裂）制定專項(xiàng)預(yù)案，配備打撈公錐、母錐、震擊器等工具，演練頻率≥1次/月，確保事故處理響應(yīng)時(shí)間≤30min。6.2環(huán)保措施泥漿處理：采用泥漿凈化器（處理能力≥50m3/h）分離巖屑，干渣運(yùn)至指定棄渣場(chǎng)，廢水經(jīng)三級(jí)沉淀后回用（回用率≥80%），剩余廢水經(jīng)pH調(diào)節(jié)（6~9）后排放。噪聲控制：鉆機(jī)加裝隔音罩（降噪量≥25dB），晝間噪聲≤70dB，夜間（22:00~6:00）停止高噪聲作業(yè)，確需施工時(shí)噪聲≤55dB。場(chǎng)地恢復(fù)：施工結(jié)束后拆除設(shè)備，清理場(chǎng)地廢棄物，恢復(fù)地表植被，土壤壓實(shí)度≥90%，確保生態(tài)環(huán)境與周邊協(xié)調(diào)一致。七、施工進(jìn)度計(jì)劃施工階段工期(d)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)場(chǎng)地準(zhǔn)備3設(shè)備基礎(chǔ)澆筑完成設(shè)備安裝調(diào)試2導(dǎo)向系統(tǒng)標(biāo)定合格先導(dǎo)孔施工5造斜段軌跡符合設(shè)計(jì)水平段鉆進(jìn)15巖芯采取率≥90%封孔與場(chǎng)地恢復(fù)3環(huán)保驗(yàn)收合格總工期：30d（不含不可預(yù)見因素影響）八、質(zhì)量記錄與歸檔施工過(guò)程中需同步整理以下資料，確保完整性與可追溯性：鉆探班報(bào)表：記錄鉆進(jìn)參數(shù)、巖芯特征、設(shè)備運(yùn)行