4、钻孔测斜与测斜数据的鉴别

1四、钻孔测斜与测斜数据的鉴别读者对象：地质、探矿技术人员完稿时间：2007年8月18日提示：钻孔弯曲，即钻孔在施工过程中顶角与方位角的变化，具有一定的规律性。下入钻孔测斜的仪器需要校正、监测。作为钻孔编录的地质人员和技术负责人，在你看到施工单位提供的测斜数据时，你是否能够及时鉴别这些数据的真实性和可靠性？这份技术指导材料希望能对你有所启发，有所帮助，并使你的鉴别能力不断在实践中得到提高。正文：一、目前存在的问题从收回的完工《钻孔技术文件》中发现，在机械岩心钻探工程钻孔的六项质量指标中，钻孔弯曲度的测量指标，质量矛盾比较突出，存在的主要问题大体如下：1．测斜仪无人校正不校正，则不了解仪器的灵活性、可靠性和仪器本身存在的误差。虽然仪器在出厂时进行过校正，并标有经校正后的误差，但在使用过程中也必须校正。甚至说有的新仪器下孔使用不久，就可能产生新的误差。更何况目前的仪器下孔使用多次、几个钻孔，甚至几个月，一年也不校正一次。2．孔内只下一个仪器一个仪器，不能实现仪器之间的相互对比、监测，更不能实现同类仪器在允许误差范围内取平均值。所以，仪器所提供的数据是否准确，令人可疑。3．顶角和方位角不符合钻孔自然弯曲规律从收回的钻孔资料表明：部分钻孔测斜资料，不符合钻孔的自然弯曲规律，也不符合仪器本身所存在的精度与误差应显示的规律。4．无超差钻孔多个矿区、数十个钻孔，甚至千米孔，孔孔不超差，当然是件好事。但是，考虑到地层本身的导斜因素，技术工艺因素，综合分析，资料的真实性值得质疑。5．斜孔钻孔方位角测斜数据和设计参数完全一致设计钻孔方位角85°，几百米的钻孔，50米测斜一次，测得的数据也一直是85°，一度不差，实属罕见。就是经过校正的仪器，也存在精度误差，不可能一度不差。6．测斜资料的填写与整理也存在问题如：某矿区某孔，终孔孔深315.86米，全孔测斜7次，测斜结果如下：2测量孔深52.56106.54156.70202.53255.22300.53315.86倾角90°90°89°89°88°87°87°方位角340°340°340°340°340°340°340°该孔资料存在的问题为：（1）倾角90°不会有方位角，仪器磁针停在某一位置，并不是钻孔的方位，前两个测点，资料中填340°，无实际意义；（2）顶角不大于1°，不提供方位角。因为磁针式测斜仪（如：XJL-42型）本身的测量精度，顶角为1°。即所测顶角为1°时，很可能实际为0°，所以当顶角在≤1°，没必要提供方位角。该孔的前4个测点，顶角均≤1°，可资料中均把方位角填为340°，没必要。（3）该孔5、6、7三个测点，方位角均为340°，也不够正常，因磁针式测斜仪自身的方位角精度在2－4°之间。即便是340°，读数可能是336°或344°，不可能1°不差。全孔方位角都是340°，此资料则缺乏真实性。7.0°也是方位角有的钻孔，顶角为0°时，资料中方位角也填0°。可能填写者的意思知道无方位角，但不知道0°也是方位角。8.方位角多孔一个值某矿区施工7个钻孔，其中∶三个钻孔的方位角都是190°，两个钻孔的方位角都是210°，是巧合还是造假?9.多点方位角一个值某矿区斜孔，设计方位角85°，设计倾角80°，终孔孔深433.20m,共测斜23次。前6个测点方位角都是81°，倾角都是78.5°;7～23个测点(至终孔),方位角全是85°，倾角全是80°。该孔资料说明什么：（1）如果资料真实，说明开孔安装时就出现错误。为什么不按设计方位角85°，倾角80°安装？（2）多个测点方位角、倾角都是一个值，可信度低，不真实。（3）不符合钻孔自然造斜规律。总而言之，问题多多。需要规范，需要提高施工人员的素质，需要提高钻孔地质编录人员对测斜资料的鉴别能力和监督水平。二.应当如何测斜1．仪器的解读ＸJL－42型，即：Ｘ－小口径，J－金刚石钻孔用，L－罗盘磁针式测斜仪，42－仪器外径42ｍｍ。该仪器可测方位角，也可测顶角，是目前小口径钻孔常用的测斜仪。3XJD－42型，即：X－小口径，J－金刚石钻孔用，D－定盘测斜仪，42－仪器外径为42ｍｍ。该仪器专测钻孔顶角，精度较高。因不能测方位角，近年很少采用。2．严格的要求（1）如从严要求，一次应下孔4只仪器：即：两只XJL－42型和两只XJD－42型。原地矿部勘查技术司，曾向全国推广此测斜方法。因为，这样可以实现两只同类仪器之间的相互监测：即，两只同类仪器测得的误差，在仪器本身精度范围内，可取平均值。如，两只XJD－42型，所测顶角相差1°，可取平均值；两只XJL－42型，所测方位角相差2－4°，可取平均值。如果，两只同类仪器所测误差，超过仪器本身精度值，甚至差别较大，则不能取平均值，说明其中一只仪器或两只仪器需要校正或修理。应在校正或修理后，在该测点重测。为实现一次下孔4只仪器，厂家配有专供安放4只仪器的测筒。（2）一次下孔两只仪器即：同时下孔两只XJL－42型磁针式测斜仪，也可实现同类仪器之间的相互监测。所测数据在不超过仪器本身精度误差的前提下，取平均值。（3）一次下孔一只仪器即：仅下孔一只XJL－42型磁针式测斜仪（目前多数施工单位均采用这一测斜方法）。在这种情况下，如何严格要求：A.要求仪器校正下孔仪器，要求经常校正，认为灵活、可靠，方可下孔使用。仪器箱内应有校正记录单，注明校正误差值、校正时间。每次下孔测斜时，所测资料应在＋或－去误差值后，作为正规资料填入《钻探班报表》和《钻孔弯曲度测量记录表》。B.现场监督检查未经校正的仪器，应加强现场监督检查，地质编录人员要经常抽检（检查仪器的灵活性、下孔前仪器定了多长时间、测斜后仪器提出时检查仪器顶卡是否顶死、读数是否符合钻孔弯曲规律）。C.要求重新测斜在测斜数据无规律或忽大忽小时，可要求第二次在同一孔深重测。若两次测斜数据差别较大，应要求对仪器进行校正或修理。D.进行测点抽检现场地质编录人员，应有意思地进行测点抽检。300－500米的钻孔，抽检2－3个测点；500－1000米的钻孔，抽检4－6个测点；不足300米的钻孔抽检1个测点。这不但必要，也是必须行使的监督职权。4E.终孔要求复测若在施工过程中未抽检，可在终孔后按孔深不同复测2－3个或4－6个测点。复测时，地质编录人员必须在现场监督。复测后的数据若与原提供的资料比较吻合，则可信之；与原资料差别较大时，则应要求将仪器校正后，全孔复测，以复测值作为正规资料。F.资料签字齐全《钻孔弯曲度测量记录表》为《钻孔技术文件》之一，表中要求机长和地质编录员都要签字。签字，意味着“认可”，也是责任。3．测斜仪的校正（1）校正台的用途测斜仪校正，是在校正台上进行的。目前，很多施工单位不具备这一条件。在校正台上，可校正方位角，也可校正顶角的精度。经校正后，方位角或顶角在允许误差范围内，仪器可继续使用；经校正，误差值过大，超过允许精度，应对仪器修理或更换配件后，再经校正，方可使用。（2）校正台的型号目前，我国生产的校正台，为JJG－1型或JYG－1型，原上海地质仪器厂和辽宁营口冶金机械厂生产。（3）校正的前提由于仪器在下孔过程中，总要受到一定程度的震动，或密封不严进水，仪器机械部分、磁针、顶卡等，均可能发生机械故障，影响仪器的灵活性和精度，所以必须经常校正。至少使用5－10个测点，或1－2个钻孔，也要校正一次。否则，测得的数据可信度就很差。（4）校正台的配备开动多台钻机的地勘单位，甚至开动多台钻机的矿区，专业地质调查队(院)，均应配备校正台。或用于自己校正，或用于检查监督。应有专业技术人员负责校正和修理工作。（5）目前的现状目前，这项技术工作已经被人忽略，很少有地勘单位配备校正台。原因很清楚：由于地勘单位的体制原因，无专门的监理公司和监理人员从事机械岩心钻探工程质量的监理工作。不像其他建设工程（铁路、公路、水利、建筑等工程），有专门的监理公司对施工中的工程质量进行质量监督。未形成真正的市场机制，可能有的钻孔未测斜也提供了测斜资料。（6）“土法”校正这里提出“土法”校正，是针对目前的现状和野外条件而言，在野外无校正台的情况下：一方面，为野外地质技术人员提供一个鉴别测斜仪灵活性、可靠性和误差的方法；另一方面，也为野外施工钻机提供一个简易校正测斜仪的方法。A.“土法”校正的工具：罗盘、量角器、办公桌。5B.“土法”校正的方法：先在测斜仪上划一条垂直底面的母线，再将仪器用木板或书本垫不大于10°的倾斜度（垫时应注意母线放在仪器正上方），将仪器定15－20分钟即可。20分钟后，仪器的顶卡已经顶死，即可读数。在读数之前，先至上而下沿母线向桌面的延伸方向，用罗盘测量方位角。再用量角器测量母线与垂线的夹角，即顶角。所测量结果与从仪器上读得的方位角、顶角对比，视以下三种情况处理：第一种，校正结果在仪器精度误差范围内（顶角误差在1°之内，方位角误差在2－4º之内）。说明仪器较准，可以继续使用，使用中注意消除误差值即可。第二种，校正结果误差值稍大，经修理、校正后仍可继续使用。第三种，校正结果误差值较大，经修理、校正后仍无大的改变，应更换某些易损配件，经校正后使用，或更换新测斜仪。三．测斜数据的鉴别1．应略知钻孔的自然弯曲规律钻孔的弯曲，于地层因素、工艺因素、操作因素有密切关系，自然弯曲规律仅指地层引起的弯曲规律：（1）钻孔顶角的自然弯曲规律A.设计钻孔方向或已钻成的钻孔方向，与岩层产状（倾向）方向相反的斜孔，钻孔顶角会增大或上漂，俗称顶层斜。B.设计钻孔方向顺着岩层产状（倾向）方向的斜孔，钻孔顶角同样会增大或上漂，俗称顺层斜。C.垂直钻孔在穿越岩层时，遇层角为锐角（10°＜γ＜90°），钻孔顶角同样会增大或上漂，俗称顶层斜。D.设计的钻孔方向与岩层的遇层角为锐角，但γ﹤10°-15°，顺着岩层产状的斜孔，可能产生两种情况：a.可能会沿着岩层接触面钻进，称顺层斜；b.起初减少顶角的弯曲，当钻孔轴线经过铅垂线位置后，顶角向着方位相反的方向偏斜，使顶角继续增大，即变为顶层斜。E.设计钻孔方向实际与岩层层面、片理平行，或遇层角小于5-10°的钻孔，会沿层面下滑。而当遇层角达到临界值时，钻孔可能继续下滑，顺层斜；也可能向相反方向发展，顶层斜。F.钻孔顶角的变化，和遇层角关系密切。G.金刚石钻进钻孔的弯曲规律，基本从属于以上规律，但也有其自身特点：a.当顶角数值不大时，如：10°左右，钻孔顶角弯曲强度，随着顶角的增大而大；b.当顶角增至40°－50°时，随着顶角的继续增大，顶角的弯曲强度逐步减小；6c.钻孔顶角弯曲强度，随孔深的增加而增大。（2）钻孔方位角的弯曲规律：A.当斜孔垂直岩层走向线（即遇层角γ为90°）或顺着岩层层面走向钻进（即遇层角γ为0°），其方位角变化不大，但这类情况很少，因遇层角γ很少刚好为90°或0°。在此情况下若出现偏斜，有两种情况：a.采用回转钻进方法时，钻孔方位主要向右偏斜；b.采用冲击回转钻进方法时，则向左偏斜。B.如果斜孔向着岩层层面且与岩层走向呈锐角相交（即遇层角γ在0°－90°之间），其遇层角γ数值接近临界值，则钻孔的方位变化较大。在钻进过程中，钻孔将向着与岩层层面直交的方向偏斜。C.当钻孔与岩层走向线以锐角相交，遇层角到一定数值时，钻孔会顺着岩层走向或向着岩层层面钻进。D.如果钻孔顺着岩层倾向的方向，而与其走向线直交，则钻孔方位的变化范围可能在90°－180°之间，但最可能沿着顺时针方向变化。E．垂直钻孔，在整体均质岩层或较厚的水平岩层中钻进，多向顺时针方向偏斜，方位变化呈伸长的螺旋线状。在金刚石钻进中，方位角变化的总体规律是：钻孔多沿着顺时针方向，向右偏斜，有时也向左偏斜。钻孔方位的弯曲强度约在1°－7°∕100米之间。随着钻孔的不断加深，钻孔方位的变化通常趋于减小。2．测斜数据如何鉴别（1）首先了解矿区岩层的产状：进入一个新矿区，或设计一个钻孔，应首先了解该矿区岩层的产状，即岩层的走向、倾向、倾角。具体到某一个钻孔，也应首先了解该孔所处岩层的产状。（2）推测钻孔的自然弯曲规律：矿区与钻孔岩层的产状基本清楚后，根据所设计的钻孔，直孔还是斜孔，穿过各类岩层的遇层角是多少，钻