[发明专利]一种水平导流孔的施工方法

说明书

本发明涉及离子型稀土矿山的钻孔方法，特别是一种水平导流孔的施工方法，包括以下步骤：(1)准备工作面；(2)调试好钻机的喷砂流量和含砂量；(3)将钻头对准预设孔位；(4)钻水平导流孔；(5)计算喷砂时钻头的后退速度；(6)喷砂；本发明的导流孔内喷砂后，连续的砂层可以减轻导流孔塌孔堵塞，导流孔的盲孔率至少减少了15％，收液率提高10％以上，经济效益显著。

技术领域

本发明涉及离子型稀土矿山的钻孔方法，特别是一种水平导流孔的施工方法。

背景技术

目前，离子型稀土矿山采用原地浸矿工艺进行开采。生产时，在矿山表面钻垂直注液孔，往注液孔中注入浸矿液，浸矿液中的浸矿剂与矿体中的稀土离子发生交换反应，从而形成含稀土离子的浸矿母液并向下渗流，通过矿体下部的收液工程收集母液。收液工程包括水平导流孔、集液巷道和集液沟，浸矿母液大部分从水平导流孔渗出，再汇入集液巷道或集液沟。因此收液工程需要钻大量平行且等间距布置的水平导流孔。

目前，水平导流孔普遍使用一种稀土矿专用的千米钻施工，钻孔时从钻头前端喷射水射流，以水力冲蚀土体，大量的水流带出泥浆，其突出的特点是钻孔成本低，设备损耗小；相比千米钻，使用锚喷钻机(MX-60A型锚喷钻机)在成孔质量上更有优势，它是一种主要以钻头切削土体钻进的钻机，其动力更强，钻杆刚度更大，孔道弯曲小，可在坚硬土层钻孔。

使用以上两种钻机钻探导流孔，成孔后都无法避免发生塌孔，因钻孔时扰动土体，水射流使孔周围土体饱和软化，且收液过程中，土体长时间受水压力作用以及渗流带走部分细颗粒的影响，生产中至少有40％—50％的导流孔因塌孔堵塞而成为盲孔，尤其易崩解的土质塌孔更加严重。生产中可观察到的现象是：数个相邻的导流孔，母液流出集中在个别导流孔，部分导流孔有少量母液流出，还有大量导流孔甚至无液体流出。因为塌孔堵塞，等间距布置的导流孔不能有效覆盖整个收液区域，收液率差。

发明内容

本发明的目的是提供一种水平导流孔的施工方法，杜绝或减少水平导流孔成孔后易塌孔堵塞的问题。

本发明的技术方案：一种水平导流孔的施工方法，包括以下步骤：

(1)准备工作面；

根据设计确定钻孔位置，平整工作面场地和道路，在预设孔位下开挖排浆沟，排浆沟连通泥浆池；

(2)调试好钻机的喷砂流量和含砂量；

在准备好的工作面布置钻机，连接钻杆和钻头；启动吸沙泵，砂池、水池中的水和砂粒通过喷砂系统从钻头的喷砂通孔喷出；调节进水管上的球阀控制从进水管汇入吸沙泵的水流量从而调节含砂量，从钻头的喷砂通孔取样测密度反映含砂水流的含砂量，控制含砂水流密度为1.14—1.23kg/L，对应的含砂量为体积比9％—14％；调节变频器改变吸沙泵的流量，从出砂胶管上的电磁流量计读取吸沙泵的流量，将含砂水流的体积流量调至150—200L/min；调试好后，关闭吸沙泵；

(3)将钻头对准预设孔位；

钻孔前，移动钻头的机架，用变角装置调节推进架仰角，使钻头对准预设孔位，推进架仰角2.0—4.0°，从角度传感器记录推进架的三向角度；

(4)钻水平导流孔；

启动钻机，动力头匀速旋转并推进，驱动钻头的合金刀头切削土体；同时启动高压水泵，钻头前端的水喷嘴喷出高压水射流，水射流冲击土体；随着钻进深度增加钻杆，直到钻至设计深度，钻头停止钻进，关闭高压水泵；

(5)计算喷砂时钻头的后退速度；

根据步骤(2)预设钻机喷砂系统的流量、含砂量和关系式(1)计算喷砂时钻头的后退速度v，关系式(1)：