游志伟 孙成芳
深圳市自然资源和不动产评估发展研究中心 广东 深圳 518000
摘要：从矿产开采角度上看，地勘工作极为重要，所以，有效展开地勘工作已然成为当前的焦点研究内容。伴随先进科技的飞快进步，勘探技术也日益精细化。在该领域众多的研究技术中，勘探断层的专业技术极为重要，并且在技术水平上提出了很高的要求。基于此，本文概述了断层的有关内容，并依托深圳某地勘项目，探讨了其中的断层勘探专业技术。
关键词：专业技术；断层勘探；地质勘探
在国内能源体系结构内，矿产资源占据着很重要的位置。所以，强化矿产领域的勘探工作，有助于国内经济的进一步增长[1-2]。经过漫长的发展，现代地质勘探专业技术也变得更加完善。特别是断层勘探专业技术更是能够在开采矿产资源中贡献出更大的力量，为此，从地勘角度来全面分析断层勘探技术便显得极为关键。
一、断层的概述
1、基本定义
断层指的就是有应力作用到地壳上岩体或岩层，且岩石强度最大极限在压力值以下时，就会破裂并带来不连续面，进而顺着不连续面两侧岩块呈现平行位移而得到的破裂面。其中往往走滑及倾滑断层就是主要的断层组分。其中走滑断层属于左旋、右这两个旋断层组成的；而倾滑断层则属于正、逆断层组成的。大多数情况下，通过合成倾滑、走滑分量便可以一起形成断层位移系列下的矢量[3-5]。
2、断层判断方法
在断层判断中，常用生产及间接勘探法。其中生产勘探法主要适合以下类型状况：如果确定下来断层性质，但却无法确定落差，则需要巷探；如果无法确定落差、性质，且在生产中仅明确断层性质、落差方才能知晓巷道掘进方向，所以宜用钻探。而间接法中则还含有作图法、规律推演法、反射波法等。
3、断层勘探作用
一般情况下，断层面相对复杂，会集中密集部分破裂面，或通过移动破裂状态岩石而得到不良的破碎带，也就是断层破碎带，并且具有几厘米至几十米的宽度。所以，全面了解、揭穿整个断层的上下盘，准确把握断层形状要素、岩性、具体时代，在探明成矿机理、科学钻探、基础稳定性探究等方面均起到了很重要的作用。
二、深、薄断层勘探技术分析
1、矿区概况
深圳某矿区为方形的760km2的区域，地理位置东经113°58'00''~114°20'00''，北纬22°30'00''~22°41'40''。其中的矿床为大规模花岗岩型白钨钼，勘探储量大约9.6×104t，一共布设了5条勘探线，钻出了20个孔。
分布在该矿区当中的围岩情况：角岩，颜色深灰紫，填充适当细石英脉；体系坡积物情况：组分主要就是粘土及亚粘土、碎石、砂等；总的侵进岩体：花岗岩，颜色浅灰白，其中呈现块状构造、分布细中粒，体系发育为石英脉，其中有极少的含有弱钾化，存在破碎情况，具有较强绢云母，整体发育形成黄铁矿化现象，具有星点、细脉形状，大多存在于石英脉内。
2、勘探情况分析
在矿区钻探中，使用的是4型XY钻机两台，并从S75绳索钻进取芯，初步钻出11个孔，总长5500m。然后，继续施工ZK404，钻出深730m的孔。其中岩芯钼含量、矿化水平均相当好。当前的钼矿市场形势很好，故此进一步增大该矿勘探力度。在该孔西、北的地方，具有特殊性地层，存在花岗闪长岩，且厚度达31m。然后，进入到角岩并至深680m，将花岗闪长岩插入局部。其中无固相冲洗液：皂化油+水+聚丙烯酰氨。
3、ZK405孔异常现象
在ZK405孔位置，一直钻探至680m，并发现破碎地层，呈现异常状况：通过缓缓进尺，有效取芯提钻后，暴露出1cm左右的碎岩屑，并在头部管间隙位置卡住，其中内管还发生阻塞状况，所以选择频繁取芯，就可继续正常钻进，而ZK404孔进一步的深部钻进也暴露出同类状况，故此也很慢钻进，一直到780m时，由于还不知道是一种断层类型的隐伏破碎带，故此还有钻进；在具体钻进中，呈现憋泵、泵压提升情况，无法正常流动所用冲洗液，故此还实施关泵提钻措施，却呈现抱吸钻具状况，发生断开脱扣情形。再次对上钻杆后，则还是提不动，只好停下12h，又缓缓提拉才提出取芯钻具、钻杆至孔外面。
4、断层层间和地质情况
从起出岩芯处发现，薄片为深灰紫色，且大多1～2cm长，大部分都是岩屑颗达，其余为0.01~2mm类型粉末，属于破碎断层角岩。为了紧追下盘，将泥浆置换后，在下钻中遇阻，多次扫孔到783.20m，遇到硬层情况，钻进1回次后起钻。然后继续探孔又遇阻，并在断层处呈现憋泵、易被抱吸情形。所用泥浆情况：聚丙烯酰胺+质量优的钠膨润土。
三、深、厚断层勘探情况分析
1、进破坏孔壁原由
在形成断层后，则会释放地应力，并消耗很多的内能。在推、挤等的综合作用下，四周岩体位处弹塑态，紧随破碎带再次分配地应力，并产生新的平衡。其中层间物质松散、难以胶结、多见交叉裂隙、内聚力弱。整体上的颗粒、粉末类物质状态是硬塑一流塑态，一旦遇水则明显膨胀。在形成钻孔后，如果孔壁上呈现超过孔内液柱压力的径向应力时，则极易在孔壁产生径向流变，并垮塌、填充孔内。
2、钻探力学
基于上述深圳案例中钻探薄断层的状况，初步模拟并展开孔内力学比较分析，探讨层间变形情况压力。如果揭穿断层且孔壁四周岩层不再有约束，且呈现地层压力，水化层间提拉力不大于钻杆、钻具重和整体握裹力、有部分液柱重所加的和。
从断层层间上看，钻具握裹如下：遇水后膨胀中粉末状产生的压力；勘探颗粒物对钻具所产生的摩擦力。之所以将钻杆、钻具上提主要是由于薄断层厚、多次提拉摇震得到水化膜，而降低了摩擦阻力。所以，通常不采取措施的话，钻进深、厚破碎带断层时，便会埋死钻杆、钻具。
3、比较得到深、厚断层勘探难点
处理措施不到位，形成巨大经济损失；难以取芯，不够的采取率；在层间位置呈现强膨胀情况，产生明显抱吸而不好提拉，还有严重挤毁孔壁，并在孔内触发事故情况；所配泥浆难循环或憋泵。
4、深、厚断层勘探对策
有效控制下钻速度，降低施加在孔壁上的抽吸、挤压力；除了地热、科钻、水文水井外，还可合理避让；深入研究矿区构造(含隐伏的深部断层)，并全面查找、观看、测试、研究断层要素、各种隐伏延伸线；在钻进中认真观察、分析起出岩芯基础性质，并全面思考异常钻进下的地质状况，力争主动钻进复杂地层；针对深、厚破碎带断层，主要适配优质泥浆来冲洗钻进，并辅以套管；针对浅、薄破碎带断层，则主要套管并辅以别的方法；通过失水量低、比重大、剪切稀释优质泥浆从某种程度上能够控制住缩径井眼速度，并注意提钻后回灌；可配置广谱护壁剂+钠土+聚丙烯酰胺+植物胶的泥浆；就水文水井、地热断层，宜配制抗高温之类泥浆。
四、结语
综上所述，在当前的地质勘探过程中，断层带十分常见。具体而言，在勘探断层中宜注意从施工场地断层结构出发，科学使用适宜的技术来缩小成本投入，并大幅提升勘探质量水平，真正全面做好勘探断层的工作。
参考文献
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