探矿工程考试试卷

探矿工程考试试卷一、单项选择题（本大题共20小题，每小题1分，共20分。在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均不得分）1.探矿工程中，能够直接获取地下实物地质资料的核心技术方法是（）A.地球物理勘探B.地球化学勘探C.钻探工程D.遥感勘探2.旋转钻进工艺中，依靠钻头回转破碎岩石，同时由泥浆泵携带冲洗液循环携带岩粉的钻进方法是（）A.冲击钻进B.回转钻进C.冲击回转钻进D.振动钻进3.硬质合金钻进适用于下列哪类岩石（）A.坚硬致密研磨性强的岩石（硬度>Ⅷ级）B.中硬及以下（硬度Ⅰ~Ⅶ级）的岩石C.极松散破碎的流砂层D.大块孤石地层4.金刚石钻头按照胎体硬度分类，胎体硬度低的金刚石钻头适用于（）A.软岩层B.中硬岩层C.坚硬致密研磨性弱的岩层D.坚硬研磨性强的岩层5.岩心钻探中，用来连接钻杆柱，传递扭矩和轴向压力，并承受钻杆重量的部件是（）A.钻头B.岩心管C.钻铤D.主动钻杆6.冲洗液的核心作用不包括下列哪一项（）A.冷却钻头B.润滑钻具C.护壁堵漏D.增加钻具重量7.下列冲洗液类型中，属于无固相冲洗液的是（）A.钠基膨润土泥浆B.钙基膨润土泥浆C.低固相聚丙烯酰胺冲洗液D.清水冲洗液8.在孔壁稳定性差、易发生坍塌掉块的地层中钻进，应采用哪种泥浆性能参数（）A.低密度、低黏度、低切力B.高密度、高黏度、适当切力C.低密度、高黏度、低切力D.高密度、低黏度、高切力9.岩心采取率的计算公式是（）A.（回次进尺长度/采取岩心长度）×100%B.（采取岩心长度/回次进尺长度）×100%C.（采取岩心长度/钻孔孔深）×100%D.（回次进尺长度/钻孔孔深）×100%10.坚硬完整岩层中进行岩心采取，常用的岩心采取方法是（）A.喷射式孔底反循环岩心采取B.双层单动岩心管采取C.干钻钻进岩心采取D.投球单堵岩心采取11.探矿工程中，竖井开拓的适用条件是（）A.矿床赋存深度较浅，地形坡度平缓B.矿床赋存深度较大，矿体倾角大于45°C.矿床赋存在侵蚀基准面以上，矿体倾角平缓D.围岩极不稳定的浅部矿床15.钻孔发生孔斜后，导致孔斜的力学原因不包括（）A.钻杆柱弯曲产生的径向力B.轴向压力过大导致钻具失稳C.岩石软硬不均产生的偏斜力矩D.冲洗液流速过大冲蚀孔壁16.下列哪种方法不能用于纠正已经产生的孔斜（）A.下入扶正器纠斜B.改变钻进参数降低钻压慢速扫孔C.水泥封孔后重新开孔D.增大钻压快速钻进挤直孔壁17.坑道掘进中，对于软岩（f<4）掘进，常用的破岩方法是（）A.钻眼爆破法B.机械掘进法（综掘机）C.水力破岩法D.火焰切割法18.固体矿产勘探中，坑探工程用来圈定矿体边界、取样验证的坑道类型是（）A.探槽B.浅井C.穿脉坑道D.石门19.探矿工程施工中的护壁堵漏技术中，对于微小裂隙渗漏型漏失，常用的处理方法是（）A.注入水泥浆封堵B.投入惰性材料（锯末、棉籽壳）随循环封堵C.下套管隔离D.采用泡沫冲洗液钻进20.定向钻探中，造斜工具造斜的原理是利用（）使钻头偏向预定方向，逐渐增大孔斜完成造斜A.钻杆重力作用B.偏斜楔（弯接头）改变钻头轴线方向C.冲洗液压力推动钻头偏转D.地层自然偏斜作用二、多项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分。在每小题列出的五个备选项中至少有两个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选、少选或未选均不得分）1.探矿工程按照工程类型可以分为哪两大类（）A.钻探工程B.坑探工程C.石油钻井工程D.水文水井钻探工程E.基础工程施工2.按破碎岩石的外力作用方式，钻进方法可以分为（）A.冲击钻进B.回转钻进C.冲击回转钻进D.振动钻进E.热力钻进3.金刚石钻进相比于硬质合金钻进的优势包括（）A.钻进效率高，在硬岩层中进尺速度快B.钻孔弯曲度小，孔身质量好C.岩心采取率高，能够获取完整连续的岩心D.钻头寿命长，起下钻次数少E.设备成本低，操作简单4.钻杆柱在钻进过程中的作用包括（）A.传递扭矩和轴向压力B.输送冲洗液到孔底C.起下钻头和岩心管D.给钻孔定向，控制孔斜E.储存能量，提高钻进冲击力5.优质泥浆的护壁作用原理包括（）A.泥浆柱压力平衡地层压力，防止孔壁坍塌B.泥浆中的黏土颗粒在孔壁形成泥皮，封堵裂隙C.泥浆中的处理剂抑制地层水化膨胀，防止缩径D.泥浆携带岩粉，保持孔底清洁E.泥浆润滑钻具，减少钻进阻力6.松散破碎地层、煤系地层中岩心采取难度大的原因包括（）A.岩石强度低，容易被冲洗液冲蚀破碎B.钻进过程中容易发生岩心脱落C.岩心容易被钻具磨耗D.地层压力大，岩心被挤碎E.钻头扫孔容易磨损岩心7.钻孔孔斜产生的地质原因包括（）A.岩层倾角较大，软硬互层B.岩石中存在裂隙、节理面，岩石各向异性C.钻孔遇到不均匀的孤石、溶洞D.钻进参数不合理，钻压过大E.钻杆柱弯曲，刚度不足8.坑探工程相比于钻探工程的优势包括（）A.可以直接观察地质构造、矿体产状，获取直观地质信息B.可以采集大块代表性样品，满足矿产储量计算的精度要求C.施工成本低，施工周期短D.可以作为后续采矿工程的开拓巷道，提高工程利用率E.不受深度限制，可以施工任意深度的勘探工程9.钻探施工中常见的孔内事故包括（）A.钻杆折断事故B.钻具埋卡事故C.孔壁坍塌漏失事故D.岩心堵塞事故E.钻头磨损报废事故10.定向钻探在探矿工程中的应用场景包括（）A.穿越障碍物（河流、湖泊、建筑物）进行矿体勘探B.定向绕过孔内事故钻具，处理孔内事故C.对倾斜矿体沿矿体走向钻进，获取更长的穿矿岩心D.防治滑坡，锚固滑动面E.对接井下坑道，实现通风排水三、名词解释题（本大题共5小题，每小题3分，共15分）1.岩心采取率2.绳索取心钻进3.孔斜4.穿脉坑道5.冲击回转钻进四、简答题（本大题共4小题，每小题5分，共20分）1.简述探矿工程在地质勘查工作中的地位和作用。2.简述硬质合金钻进的碎岩原理。3.简述泥浆护壁堵漏的基本原理。4.简述坑探工程施工中锚喷支护的基本原理。五、论述题（本大题共2小题，第1小题12分，第2小题13分，共25分）1.论述钻孔孔斜对地质工作和工程施工的危害，并结合孔斜产生的原因提出针对性的预防措施。2.对比分析金刚石绳索取心钻进和普通单管岩心钻进的技术特点，说明绳索取心钻进在固体矿产勘探中的应用优势。以下为各题参考答案：一、单项选择题1.C2.B3.B4.C5.C6.D7.D8.B9.B10.B11.B12.A13.C14.A15.D16.D17.B18.C19.B20.B二、多项选择题1.AB2.ABCD3.ABCD4.ABCD5.ABC6.ABCE7.ABC8.ABD9.ABCD10.ABC三、名词解释题1.岩心采取率：指回次钻进所获取的岩心长度与本次回次进尺总长度的百分比，是反映岩心获取质量、评价钻孔施工质量的核心指标，直接影响地质资料interpretation的准确性，固体矿产勘探中要求岩心采取率不低于65%~80%（根据矿床类型调整）。2.绳索取心钻进：是一种不提钻取心的钻探工艺，当回次钻进完成后，不需要将整个钻杆柱从孔内提出，只需要通过专用绳索将内岩心管和岩心从钻杆柱内孔中打捞取出，大幅减少起下钻辅助时间，提高钻进效率的一种先进钻探工艺。3.孔斜：又称钻孔弯曲，指施工完成的钻孔实际轴线偏离设计钻孔轴线的现象，通常用孔斜度（顶角偏差、方位角偏差）来衡量偏差大小，超过允许范围的孔斜会导致地质资料错误、工程报废。4.穿脉坑道：是坑探工程中水平坑道的一种类型，垂直于矿体走向布置，从脉外坑道掘进进入矿体，主要用来揭露矿体厚度、矿体围岩接触关系、采集矿石样品，用于圈定矿体边界和计算矿产储量。5.冲击回转钻进：是将回转切削破碎岩石与冲击破碎岩石相结合的一种钻进工艺，在钻头回转破岩的同时，给钻头施加高频冲击荷载，利用冲击力破碎岩石硬质点，大幅提高坚硬岩层的钻进效率，是硬岩钻进的常用工艺。四、简答题1.探矿工程在地质勘查工作中的地位和作用主要体现在四个方面：第一，探矿工程是获取地下实物地质资料的唯一直接手段，地球物理、地球化学勘探都属于间接勘探方法，只有通过探矿工程才能获取岩心、矿石样品，验证物探化探异常，确定矿体的存在与规模；第二，探矿工程可以直接观察地下地质现象，获取矿体产状、构造、围岩蚀变等一手地质信息，为矿床成因研究、成矿规律总结提供依据；第三，探矿工程是矿产储量提交、矿业权转让的基础，只有通过探矿工程控制矿体，才能估算固体矿产储量，满足矿山建设设计的要求；第四，探矿工程还可以为水文地质、工程地质勘查提供参数，同时可以作为后续采矿工程的前期开拓工程，提高工程利用率，降低矿山建设成本。2.硬质合金钻进的碎岩原理可以分为两种情况：针对塑性软岩，硬质合金的刃尖角小于岩石的研磨性硬度，钻进过程中轴向压力大于岩石的抗压强度，合金刃具压入岩石内部，切削犁碎岩石，随着钻头回转，刃具持续将孔底岩石一层层切削下来，完成碎岩过程；针对脆性硬岩，轴向压力作用下合金刃尖在岩石表面产生裂纹，随着钻头回转，裂纹持续扩展，发生体积破碎，大块岩石从孔底剥离下来，完成碎岩。硬质合金依靠自身较高的硬度和耐磨性，持续切削破碎岩石，适用于中硬及以下岩层。3.泥浆护壁堵漏的基本原理分为三个方面：第一，压力平衡原理，泥浆的密度大于清水，泥浆柱产生的静液压力可以平衡地层的侧压力和孔隙水压力，防止地层应力释放导致孔壁坍塌，同时平衡地层压力可以阻止高压水、油气侵入钻孔；第二，泥皮封堵原理，泥浆中的黏土颗粒在泥浆柱压力作用下，渗入孔壁表层的孔隙和裂隙，在孔壁表面形成一层致密、坚韧的泥皮，阻隔了泥浆与地层的接触，防止泥浆滤液继续渗入地层，同时加固孔壁，防止掉块坍塌；第三，水化抑制原理，泥浆中添加的不同处理剂可以改变泥浆的化学性能，对于水敏性泥页岩地层，处理剂可以抑制黏土颗粒的水化膨胀和分散，防止地层缩径和坍塌，对于裂隙性漏失地层，泥浆中的堵漏材料可以在裂隙处形成桥堵，封堵漏失通道，阻止泥浆漏失。4.锚喷支护是坑探工程掘进中常用的联合支护方式，基本原理分为两个部分：锚杆支护的作用原理和喷射混凝土支护的作用原理。锚杆通过打入围岩，将不稳定的表层围岩锚固到深部稳定的岩体上，一方面提高围岩的内摩擦力，将分层的岩层组合成整体承载结构，发挥围岩自身的承载能力，改变围岩原来的受力状态，将荷载转化为承载结构的一部分；喷射混凝土是在掘进完成后及时喷射一层混凝土覆盖围岩表面，封闭围岩防止围岩风化掉落，同时填充围岩表面的裂隙和凹坑，改善围岩的应力集中状态，喷射混凝土与锚杆结合后，锚杆提供锚固力，喷射混凝土提供表层防护，共同形成承载结构，适应软岩和破碎围岩的变形，支护效果好，成本低。五、论述题1.钻孔孔斜的危害可以分为地质危害和工程危害两个方面：在地质工作方面，第一，孔斜会导致矿体深度、厚度的测量误差，例如设计钻孔的终孔位置预定穿过某一厚度的矿体，孔斜后终孔位置偏离设计，导致矿体厚度被错误估算，甚至没有打到预定矿体，造成地质结论错误；第二，孔斜会导致矿体产状的计算错误，多个钻孔组成的勘探线剖面，孔斜会改变各个钻孔的穿矿点坐标，导致圈定的矿体形态误差，直接影响矿产储量估算的精度，可能导致储量估算结果偏高，给后续矿山建设造成巨大损失；第三，孔斜会影响岩心采取质量，孔斜越大，钻具磨损越严重，岩心堵塞概率越高，降低岩心采取率，影响地质资料的完整性。在工程施工方面，第一，孔斜会导致钻杆柱磨损不均匀，加速钻具疲劳损坏，增加钻具损耗成本，甚至容易引发钻杆折断事故；第二，孔斜会导致钻孔缩径，增加起下钻阻力，容易引发卡钻埋钻等孔内事故，严重时会导致整个钻孔报废，造成大量的成本损失；第三，对于定向钻探和后续工程应用的钻孔，孔斜不符合要求会导致工程报废，无法满足设计要求。孔斜产生的原因主要分为地质原因和工程技术原因，预防措施需要针对不同原因制定：第一，针对地质原因导致的孔斜，地质原因主要是软硬互层、大倾角岩层、不均匀地质体（孤石、裂隙）导致，预防措施包括：在软硬互层大倾角岩层中钻进，采用低钻压、慢转速的钻进参数，限制钻头偏斜，使用刚性大的钻铤加压，增加钻具稳定性，下入扶正器组合，限制钻头径向偏移，对于遇到孤石，可采用水泥封填孤石周围间隙后再钻进，避免钻头沿孤石表面偏斜。第二，针对钻进设备安装导致的孔斜，原因主要是钻机安装不水平，地基沉降导致钻机倾斜，预防措施包括：开孔前必须平整钻机地基，安装钻机后用水平仪校正，保证钻机立轴中心线与设计钻孔中心线重合，施工过程中定期检查钻机水平度，发现倾斜及时校正，深孔钻进要加固地基，防止不均匀沉降。第三，针对钻进工艺和钻具原因导致的孔斜，原因主要是钻杆柱刚度不足，钻压过大导致钻具弯曲，开孔孔径过大钻具摆动空间大，预防措施包括：采用钻铤加压工艺，避免用钻杆加压，粗径钻具要短而直，增加钻具刚度，控制钻压，不要超过钻具的临界弯曲压力，开孔时采用小径开孔，逐级扩孔，减小钻具的摆动空间，采用刚性扶正器在钻铤部位均匀布置，提高钻具的稳定性，对于容易孔斜的地层采用金刚石钻进，金刚石钻头胎体均匀，克取岩石均匀，孔斜概率低于硬质合金钻进。第四，针对操作不当导致的孔斜，原因主要是班长操作不规范，加压不均匀，扫孔速度过快，预防措施包括：加强操作人员培训，严格执行钻进操作规程，保持钻压均匀，避免盲目加大钻压，扫脱落岩心和扩孔时控制扫孔速度，避免快速加压扫孔导致孔斜。2.金刚石绳索取心钻进与普通单管岩心钻进相比，技术特点和应用优势可以从以下几个方面对比分析：（1）钻进效率方面：普通单管岩心钻进每完成一个回次钻进，提取岩心必须将全部钻杆柱从孔内提出，深孔钻进时，起下钻辅助时间占总施工时间的比例非常高，例如1000m深的钻孔，回次进尺平均3m，每回次起下钻需要近2小时，辅助时间占比超过50%，钻进效率很低；而绳索取心钻进不需要提出全部钻杆柱，只需要用打捞器通过钻杆内孔打捞内管总成和岩心，1000m钻孔打捞一次仅需要20~30分钟，辅助时间大幅缩短，纯钻进时间占比可以提高到70%以上，钻进效率比普通单管钻进提高30%~100%，孔深越大，效率提高越明显。（2）钻头寿命方面：普通单管钻进频繁起下钻，钻头每次起下钻都会受到孔壁碰撞、温度变化的冲击，钻头容易损坏，而且由于起下钻时间长，为了增加回次进尺，往往会强行磨损钻头，导致钻头提前报废，钻头寿命低；而绳索取心钻进不需要频繁起下钻，钻头一直在孔底工作，减少了起下钻过程中的磕碰损伤，钻进参数稳定，金刚石钻头可以充分发挥其耐磨性，钻头寿命比普通单管钻进提高2~3倍，大幅降低了钻头成本，减少了起下钻次数，降低工人劳动强度。（3）岩心采取质量方面：普通单管钻进在提钻过程中，由于钻杆柱晃动，容易导致岩心在岩心管内脱落，尤其是松散破碎地层、煤系地层，岩心脱落概率很高，岩心采取率低，而且普通单管钻进冲洗液循环直接冲刷岩心，容易冲蚀松散岩心，导致岩心破碎，采取率更低；绳索取心钻进采用双层单动岩心管，内管不转动，避免了钻具回转对岩心的磨耗，而且打捞岩心时内管总成直接提升到地面，不需要提钻，减少了岩心晃动脱落的概率，冲洗液在内外管之间循环，不直接冲刷岩心，可以有效保护岩心，岩心采取率可以稳定