权利要求
1.一种针对陡倾斜矿床的探矿钻孔方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A：准备阶段;开展全面地质调查，获取并分析地质构造、岩石特性及矿体分布，确定主钻孔(4)和分支孔(5)的方向、长度和角度参数，设计主钻孔(4)和分支孔(5)的空间路径，形成设计方案;
步骤B：主钻孔(4)钻进：按设计方案在地面向下进行开孔，通过随钻测斜仪实时监测轨迹数据，直至达到预定深度形成主钻孔(4)，随后加固并清理孔壁;
步骤C：第一分支孔(5)钻进：利用导向钻头在主钻孔(4)的孔底位置朝目标层位进行造斜钻进，逐步接近目标层位，随后在目标深度进行水平钻进直至延伸至靶区，形成第一分支孔(5);通过观察岩屑、岩芯及使用地球物理探测仪器，详细记录地质信息，形成完整地质日志;
步骤D：分段封堵：上提当前钻具，将钻具从钻孔中提出，随后向主钻孔(4)内下入封堵支撑塞(6)，利用注浆设备向封堵支撑塞(6)以下的钻孔内注入封孔材料，对第一分支孔(5)以及部分主钻孔(4)进行封堵;注浆完成后，抽出注浆设备;
步骤E：第二分支孔(5)钻进：向主钻孔(4)内下放斜向器至指定深度，利用开窗铣锥，在主钻孔(4)预定位置开窗，再利用侧钻钻具造斜钻进钻出新钻孔，经过造斜后进行水平钻进直至延伸至靶区，形成第二分支孔(5);通过观察岩屑、岩芯及使用地球物理探测仪器，详细记录地质信息，形成完整地质日志;
步骤F：第N分支孔(5)钻进：重复步骤D-E，在主钻孔(4)的不同深度位置开设分支孔(5)，钻进的同时记录地质信息;
步骤G：数据收集与分析：钻进全程持续收集地质样本和地球物理数据，包括岩芯、岩屑样本及电阻率、伽马射线强度数据，对数据综合分析后判断矿体信息。
2.根据权利要求1所述的一种针对陡倾斜矿床的探矿钻孔方法，其特征在于，在步骤D中，封堵支撑塞(6)位于上下相邻的两个分支孔(5)之间，并且封堵支撑塞(6)邻近上层的分支孔(5)设置。
3.根据权利要求2所述的一种针对陡倾斜矿床的探矿钻孔方法，其特征在于，所述封堵支撑塞(6)包括主体(61)、卡瓦板(64)和密封皮碗(65)，所述密封皮碗(65)套在所述主体(61)上，所述主体(61)的侧壁四周设置有卡瓦板(64)，所述密封皮碗(65)与所述主钻孔(4)的内壁配合，所述卡瓦板(64)支撑在所述主钻孔(4)的内壁上，所述主体(61)上贯穿开设有注浆孔(62)，所述注浆孔(62)内安装有单向阀(63)，所述单向阀(63)允许浆液向下流动。
4.根据权利要求3所述的一种针对陡倾斜矿床的探矿钻孔方法，其特征在于，所述主体(61)表面开设有凹槽，所述密封皮碗(65)安装在凹槽内，所述密封皮碗(65)的碗口倾斜方向朝向孔底，并且所述密封皮碗(65)的初始直径小于所述主钻孔(4)的孔径，所述密封皮碗(65)的内壁上贴合设置有支撑杆，所述支撑杆的轴线与主钻孔(4)轴线相交，所述支撑杆的一端邻近主体(61)的内壁，另一端靠近主钻孔(4)的孔壁。
5.根据权利要求1所述的一种针对陡倾斜矿床的探矿钻孔方法，其特征在于，主钻孔(4)的孔径大于分支孔(5)造斜段的孔径，分支孔(5)造斜段的孔径大于分支孔(5)水平段的孔径。
6.根据权利要求5所述的一种针对陡倾斜矿床的探矿钻孔方法，其特征在于，在步骤B中，主钻孔(4)为直孔，主钻孔(4)开设完成后下入一级套管，所述封堵支撑塞(6)安装在一级套管中并与一级套管内壁密封配合;分支孔(5)造斜段开设完成后下入二级套管。
7.根据权利要求6所述的一种针对陡倾斜矿床的探矿钻孔方法，其特征在于，所述一级套管为钢级J55的Φ244.5×8.94mm套管，一级套管与主钻孔(4)孔壁采用单液水泥浆固管;二级套管为钢级J55的Φ177.8×8.05mm套管，二级套管与分支孔(5)的造斜段孔壁采用单液水泥浆固管。
8.根据权利要求1所述的一种针对陡倾斜矿床的探矿钻孔方法，其特征在于，所述分支孔(5)开设过程中通过导向工具对分支孔(5)的造斜方向进行导向。
9.根据权利要求8所述的一种针对陡倾斜矿床的探矿钻孔方法，其特征在于，在步骤C和步骤E中，上下相邻的分支孔(5)之间具有间距并且水平段相互平行。
10.根据权利要求1所述的一种针对陡倾斜矿床的探矿钻孔方法，其特征在于，各个所述分支孔(5)在主钻孔(4)的轴线上均匀间隔布置;所述分支孔(5)从下向上依次开设。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及矿床探矿技术领域。具体地说是一种针对陡倾斜矿床的探矿钻孔方法。
背景技术
[0002]在地质勘探工作中，对于陡倾斜矿床的勘探难度较大。传统的竖直探矿钻孔结构往往难以满足对陡倾斜矿床的精确勘探需求。常见的问题包括：难以全面获取矿体不同部位的地质信息，导致对矿体的形态、厚度、品位变化等了解不充分;单个钻孔的勘探范围有限，勘探效率较低，需要耗费大量的人力、物力和时间成本;在复杂地质条件下，钻孔的稳定性和准确性难以保证，容易出现钻孔偏斜、坍塌等问题，影响勘探数据的可靠性。
发明内容
[0003]为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种能够在开设一个主钻孔的前提下，利用多个多角度分支钻孔对陡倾斜矿床进行精准探测的针对陡倾斜矿床的探矿钻孔方法。
[0004]为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种针对陡倾斜矿床的探矿钻孔方法，包括以下步骤：
[0005]步骤A：准备阶段;开展全面地质调查，获取并分析地质构造、岩石特性及矿体分布，确定主钻孔和分支孔的方向、长度和角度参数，设计主钻孔和分支孔的空间路径，形成设计方案;
[0006]步骤B：主钻孔钻进：按设计方案在地面向下进行开孔，通过随钻测斜仪实时监测轨迹数据，直至达到预定深度形成主钻孔，随后加固并清理孔壁;
[0007]步骤C：第一分支孔钻进：利用导向钻头在主钻孔的孔底位置朝目标层位进行造斜钻进，逐步接近目标层位，随后在目标深度进行水平钻进直至延伸至靶区，形成第一分支孔;通过观察岩屑、岩芯及使用地球物理探测仪器，详细记录地质信息，形成完整地质日志;
[0008]步骤D：分段封堵：上提当前钻具，将钻具从钻孔中提出，随后向主钻孔内下入封堵支撑塞，利用注浆设备向封堵支撑塞以下的钻孔内注入封孔材料，对第一分支孔以及部分主钻孔进行封堵;注浆完成后，抽出注浆设备;
[0009]步骤E：第二分支孔钻进：向主钻孔内下放斜向器至指定深度，利用开窗铣锥，在主钻孔预定位置开窗，再利用侧钻钻具造斜钻进钻出新钻孔，经过造斜后进行水平钻进直至延伸至靶区，形成第二分支孔;通过观察岩屑、岩芯及使用地球物理探测仪器，详细记录地质信息，形成完整地质日志;
[0010]步骤F：第N分支孔钻进：重复步骤D-E，在主钻孔的不同深度位置开设分支孔，钻进的同时记录地质信息;
[0011]步骤G：数据收集与分析：钻进全程持续收集地质样本和地球物理数据，包括岩芯、岩屑样本及电阻率、伽马射线强度数据，对数据综合分析后判断矿体信息。
[0012]上述一种针对陡倾斜矿床的探矿钻孔方法，在步骤D中，封堵支撑塞位于上下相邻的两个分支孔之间，并且封堵支撑塞邻近上层的分支孔设置。
[0013]上述一种针对陡倾斜矿床的探矿钻孔方法，所述封堵支撑塞包括主体、卡瓦板和密封皮碗，所述密封皮碗套在所述主体上，所述主体的侧壁四周设置有卡瓦板，所述密封皮碗与所述主钻孔的内壁配合，所述卡瓦板支撑在所述主钻孔的内壁上，所述主体上贯穿开设有注浆孔，所述注浆孔内安装有单向阀，所述单向阀允许浆液向下流动。
[0014]上述一种针对陡倾斜矿床的探矿钻孔方法，所述主体表面开设有凹槽，所述密封皮碗安装在凹槽内，所述密封皮碗的碗口倾斜方向朝向孔底，并且所述密封皮碗的初始直径小于所述主钻孔的孔径，所述密封皮碗的内壁上贴合设置有支撑杆，所述支撑杆的轴线与主钻孔轴线相交，所述支撑杆的一端邻近主体的内壁，另一端靠近主钻孔的孔壁。
[0015]上述一种针对陡倾斜矿床的探矿钻孔方法，主钻孔的孔径大于分支孔造斜段的孔径，分支孔造斜段的孔径大于分支孔水平段的孔径。
[0016]上述一种针对陡倾斜矿床的探矿钻孔方法，在步骤B中，主钻孔为直孔，主钻孔开设完成后下入一级套管，所述封堵支撑塞安装在一级套管中并与一级套管内壁密封配合;分支孔造斜段开设完成后下入二级套管。
[0017]上述一种针对陡倾斜矿床的探矿钻孔方法，所述一级套管为钢级J55的Φ244.5×8.94mm套管，一级套管与主钻孔孔壁采用单液水泥浆固管;二级套管为钢级J55的Φ177.8×8.05mm套管，二级套管与分支孔的造斜段孔壁采用单液水泥浆固管。
[0018]上述一种针对陡倾斜矿床的探矿钻孔方法，所述分支孔开设过程中通过导向工具对分支孔的造斜方向进行导向。
[0019]上述一种针对陡倾斜矿床的探矿钻孔方法，在步骤C和步骤E中，上下相邻的分支孔之间具有间距并且水平段相互平行。
[0020]上述一种针对陡倾斜矿床的探矿钻孔方法，各个所述分支孔在主钻孔的轴线上均匀间隔布置;所述分支孔从下向上依次开设。
[0021]本发明的技术方案取得了如下有益的技术效果：
[0022]提高勘探精度：梳状勘探分支孔结构能够从多个角度和位置获取矿体的地质信息，相比传统单孔勘探，能够更详细地了解矿体的形态、厚度变化、品位分布等，有效减少勘探盲区，提高勘探精度。
[0023]提升勘探效率：一孔多分支的设计，在一次钻进过程中能够完成多个位置的勘探，大大提高了勘探效率，减少了勘探时间和成本。
[0024]增强钻孔稳定性：合理的主钻孔和分支孔设计，以及先进的钻进工艺和导向系统，保证了钻孔在复杂地质条件下的稳定性，降低了钻孔事故的发生率。
附图说明
[0025]图1本发明整体施工的示意图;
[0026]图2本发明对第一分支孔进行封孔作业的示意图;
[0027]图3本发明封堵支撑塞的安装结构示意图。
[0028]图中附图标记表示为：1-钻机;2-巷道;3-矿床;4-主钻孔;5-分支孔;6-封堵支撑塞;61-主体;62-注浆孔;63-单向阀;64-卡瓦板;65-密封皮碗。
具体实施方式
[0029]本实施例中的针对陡倾斜矿床的探矿钻孔方法，包括以下步骤：
[0030]步骤A：准备阶段;开展全面地质调查，获取并分析地质构造、岩石特性及矿体分布，确定主钻孔4和分支孔5的方向、长度和角度参数，设计主钻孔4和分支孔5的空间路径，形成设计方案;准备好符合要求的钻机1、钻头、钻杆、导向工具、测量仪器等钻探设备及材料，确保设备性能良好，设备的高度与巷道2的高度相匹配，最后根据现场情况设计主钻孔4与分支孔5的空间路径，确保钻孔能有效探测目标矿体;
[0031]步骤B：如图1所示，主钻孔4钻进：按设计方案在地面向下进行开孔，通过随钻测斜仪实时监测轨迹数据，直至达到预定深度形成主钻孔4，随后加固并清理孔壁;主钻孔4孔径Φ311.1mm，主钻孔4为直孔，主钻孔4开设完成后下入一级套管，一级套管为钢级J55的Φ244.5×8.94mm套管，一级套管与主钻孔4孔壁采用单液水泥浆固管;
[0032]步骤C：如图1-2所示，第一分支孔5钻进：利用导向钻头在主钻孔4的孔底位置朝目标层位进行造斜钻进，逐步接近目标层位，随后在目标深度进行水平钻进直至延伸至靶区，形成第一分支孔5;通过观察岩屑、岩芯及使用地球物理探测仪器，详细记录地质信息，形成完整地质日志;采用三段式开孔，主钻孔4的孔径大于分支孔5造斜段的孔径，分支孔5造斜段的孔径大于分支孔5水平段的孔径，造斜段施工时，利用现有技术中的悬挂装置，将二级套管悬挂在已有的一级套管内，并下放二级套管，二级套管为钢级J55的Φ177.8×8.05mm套管，二级套管与分支孔5的造斜段孔壁采用单液水泥浆固管;
[0033]步骤D：如图2所示，分段封堵：上提当前钻具，将钻具从钻孔中提出，随后向主钻孔4内下入封堵支撑塞6，封堵支撑塞6安装在一级套管中并与一级套管内壁密封配合;利用注浆设备向封堵支撑塞6以下的钻孔内注入封孔材料，对第一分支孔5以及部分主钻孔4进行封堵;注浆完成后，抽出注浆设备;
[0034]步骤E：第二分支孔5钻进：向主钻孔4内下放斜向器至指定深度，利用开窗铣锥，在主钻孔4预定位置开窗，再利用侧钻钻具造斜钻进钻出新钻孔，经过造斜后进行水平钻进直至延伸至靶区，形成第二分支孔5;通过观察岩屑、岩芯及使用地球物理探测仪器，详细记录地质信息，形成完整地质日志;
[0035]步骤F：第N分支孔5钻进：重复步骤D-E，在主钻孔4的不同深度位置开设分支孔5，钻进的同时记录地质信息;各个分支孔5在主钻孔4的轴线上均匀间隔布置;分支孔5从下向上依次开设，分支孔5开设过程中通过导向工具对分支孔5的造斜方向进行导向，上下相邻的分支孔5之间具有间距并且水平段相互平行;
[0036]步骤G：数据收集与分析：钻进全程持续收集地质样本和地球物理数据，包括岩芯、岩屑样本及电阻率、伽马射线强度数据，对数据综合分析后判断矿体信息。
[0037]如图2所示，封堵支撑塞6位于上下相邻的两个分支孔5之间，并且封堵支撑塞6邻近上层的分支孔5设置;具体的，如图3所示，封堵支撑塞6包括主体61、卡瓦板64和密封皮碗65，密封皮碗65套在主体61上，主体61的侧壁四周设置有卡瓦板64，密封皮碗65与主钻孔4的内壁配合，卡瓦板64支撑在主钻孔4的内壁上，主体61上贯穿开设有注浆孔62，注浆孔62内安装有单向阀63，单向阀63允许浆液向下流动;主体61表面开设有凹槽，密封皮碗65安装在凹槽内，密封皮碗65的碗口倾斜方向朝向孔底，并且密封皮碗65的初始直径小于主钻孔4的孔径，密封皮碗65的内壁上贴合设置有支撑杆，支撑杆的轴线与主钻孔4轴线相交，支撑杆的一端邻近主体61的内壁，另一端靠近主钻孔4的孔壁。封堵支撑塞6通过钢缆下方到一级套管内的指定深度，卡瓦板64朝向孔底的一端与主体61侧壁铰接，卡瓦板64被弹簧顶动贴合在一级套管的内壁上，通过注浆设备与注浆孔62连接，封孔材料通过注浆孔62、单向阀63进入下方的主钻孔4内以及分支孔5内，由于密封皮碗65的初始直径较小，即密封皮碗65周边与一级套管的内壁之间具有间隙，气体或者置换的液体可以通过间隙向上排出，当下方被注满封孔材料后，封孔材料不再向周围渗透，注入的封孔材料从间隙处大量流动，推动密封皮碗65张开，密封皮碗65的侧壁与一级套管的内壁完全贴合形成密封，此时可以提高压力继续注浆封孔，在卡瓦板64的作用下，封堵支撑塞6无法向孔口方向运动，密封皮碗65张开与一级套管内壁贴合，支撑杆同样被带动倾斜支撑在一级套管内壁和凹槽壁之间，在下方封孔浆液压力的推动下，封堵支撑塞6具有向上顶推力，后续下放斜向器时，可以提供支撑定位效果，减少等待封孔材料固化时间，缩短工期，并且每探查一层分支孔5后就进行封堵，填充了裂隙，增强地层的稳定性，减少对上层地层的扰动，保证后续上层探查作业顺利进行。
[0038]钻进时，通过螺杆钻具调整方位，通过随钻测斜仪实时监测轨迹数据井斜、方位、深度，逐步接近目标层位，分支孔5水平段孔径152.4mm，水平段延伸穿过拟探查矿床3区域以获取相关信息，在分支孔5的造斜段和水平段，利用导向工具和技术如MWD、RSS等精确控制钻孔轨迹，确保其符合设计要求并达到预期的地质目标。
[0039]显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本专利申请权利要求的保护范围之中。
说明书附图(3)
声明：
“针对陡倾斜矿床的探矿钻孔方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：北方有色网
来源：北京中煤矿山工程有限公司, 天地科技股份有限公司
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