機(jī)井施工中井孔彎曲傾斜和坍塌事故的成因及預(yù)防

鐘耀斌，李永芳

(陜西省寶雞市地下水管理監(jiān)測(cè)處，陜西 寶雞 721001)

機(jī)井施工中井孔彎曲傾斜和坍塌事故的成因及預(yù)防

鐘耀斌，李永芳

(陜西省寶雞市地下水管理監(jiān)測(cè)處，陜西 寶雞 721001)

井孔鉆進(jìn)在機(jī)井施工中是最為重要的一道工序，是影響整個(gè)工程成功與否的首要因素。為了提高鉆井效率和成孔質(zhì)量，在施工中必須嚴(yán)格按照機(jī)井施工規(guī)范去操作，減少鉆進(jìn)中容易發(fā)生的事故。對(duì)井孔鉆進(jìn)中常見(jiàn)的井孔彎曲傾斜和塌孔事故的成因及預(yù)防辦法進(jìn)行分析和總結(jié)，提高機(jī)井施工質(zhì)量及成井率。

機(jī)井施工;井孔事故;成因;預(yù)防措施

地下水是水資源的重要組成部分，而地下水的開(kāi)采基本都是依靠機(jī)井工程實(shí)現(xiàn)。2010年底，寶雞市水資源公報(bào)顯示，全市共有機(jī)井16290眼，供水能力占到全市總供水量的53.35%。機(jī)井工程有效的保障了我市的工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，對(duì)應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害、提高人民生活水平，促進(jìn)社會(huì)發(fā)展發(fā)揮著非常重要的作用。而在鉆井施工過(guò)程中，井孔鉆進(jìn)尤為重要，它關(guān)系到鉆井效率的高低和成孔質(zhì)量，只有認(rèn)真細(xì)致的做好這一工藝流程，才能減少機(jī)井施工中的事故，保證成井質(zhì)量。對(duì)近年來(lái)鉆井中發(fā)生井孔彎曲傾斜、塌孔事故和防治措施進(jìn)行分析和研究。

1 井孔彎曲傾斜

1.1 引起井孔彎曲傾斜原因分析

鉆進(jìn)過(guò)程中發(fā)生的井孔彎曲的原因很多，主要為以下幾個(gè)方面。①地層軟硬變化處，鉆頭受到地層阻力不均勻，易斜孔。如由細(xì)砂地層向粗砂、砂礫石地層鉆進(jìn)時(shí)，粗砂、沙礫石地層對(duì)鉆頭阻力大且分布不均，鉆頭容易向阻力小的方向偏斜。②鉆進(jìn)中鉆壓、泵量、轉(zhuǎn)速配合不好或沖程、回繩長(zhǎng)度掌握不好。③鉆機(jī)安裝傾斜，滑車、轉(zhuǎn)盤中心、井孔中心不在同一條鉛垂線上。④淺孔段鉆進(jìn)時(shí)鉆壓過(guò)大，不能使鉆具保持垂直。⑤鉆桿不直，鉆頭刀刃不對(duì)稱，鑲焊鉆頭合金不均勻、不正，切削圈和鉆桿中心不同心。⑥變徑或擴(kuò)孔時(shí)，未安裝扶正裝置或小鉆頭內(nèi)有對(duì)準(zhǔn)鉆孔中心。⑦采用過(guò)高的鉆速，使鉆桿產(chǎn)生過(guò)大的離心旋轉(zhuǎn)，造成井孔彎曲。⑧鉆機(jī)安裝不穩(wěn)固，鉆進(jìn)中移位，使鉆具中心線與井孔中心偏離。⑨泵量過(guò)大，強(qiáng)烈沖洗孔壁，造成孔徑超過(guò)鉆頭直徑。

1.2 預(yù)防井孔彎曲傾斜的辦法

了解了井孔鉆進(jìn)中彎曲傾斜的因素后，我們可以根據(jù)這些影響因素在施工中注意以下幾點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)及時(shí)注意并分析，就能降低和減少井孔彎曲傾斜的事故。①鉆機(jī)安裝必須符合要求，地基做到充分夯實(shí)，保證在鉆進(jìn)中不產(chǎn)生大的變形。開(kāi)鉆前和鉆進(jìn)過(guò)程中，滑車、轉(zhuǎn)盤、孔中心三者始終保持在一條鉛直線上，隨時(shí)檢查各部件的固定螺栓，發(fā)現(xiàn)松動(dòng)及時(shí)校正緊固。沖擊鉆安裝穩(wěn)固后，要注意拉近繃?yán)K，使各條繃?yán)K松緊適度。②認(rèn)真檢查鉆桿、鉆頭等是否符合標(biāo)準(zhǔn)，如果有彎曲鉆桿、鉆頭磨損嚴(yán)重、合金掉落應(yīng)及時(shí)修理更換。③開(kāi)孔淺孔段鉆進(jìn)時(shí)，鉆速要慢，鉆壓要輕，采用小泵量;地層軟硬變化處適當(dāng)掌握鉆壓和轉(zhuǎn)速，不可加壓過(guò)大，轉(zhuǎn)速過(guò)快。④鉆進(jìn)堅(jiān)硬地層或深度較大時(shí)(超過(guò)150 m)，要適當(dāng)加大鉆具質(zhì)量，采用鉆鋌或加重鉆桿加壓。⑤變徑和擴(kuò)孔時(shí)，應(yīng)加扶正裝置，等鉆進(jìn)深度稍大，鉆具自重可保持自身垂直后，可去掉扶正裝置。⑥若動(dòng)力、鉆機(jī)負(fù)荷許可，盡量采用大直徑鉆頭一次成孔，盡量減少擴(kuò)孔次數(shù)。⑦沖擊鉆進(jìn)時(shí)，應(yīng)下護(hù)筒，鉆具必須處于護(hù)筒中心，以保證垂直沖擊。開(kāi)孔時(shí)，沖程要小，控制回繩長(zhǎng)度，防鉆具擺動(dòng)。鉆進(jìn)中，隨時(shí)觀察鋼絲繩，不可移位，并及時(shí)清理孔底巖屑。

2 塌孔事故

塌孔是比較嚴(yán)重的事故，排除需要耗費(fèi)很長(zhǎng)的時(shí)間，花費(fèi)大量的人力、物力。甚至造成鉆頭損失和鉆孔報(bào)廢的嚴(yán)重后果。

2.1 引起塌孔事故的原因

塌孔的原因在施工中主要有以下七點(diǎn)。①?zèng)]有根據(jù)鉆進(jìn)中的地層變化及時(shí)更換泥漿的比重和粘度。在容易坍塌的土層，沒(méi)有使用粘度大和比重大的泥漿;在高壓含水層中鉆進(jìn)時(shí)，使用泥漿比重小，含水層水頭壓力超過(guò)泥漿柱壓力，致使含水層處孔壁坍塌;泥漿內(nèi)含砂量過(guò)大，膠體率很小;停鉆期間或鉆進(jìn)中泥漿泵發(fā)生故障，造成泥漿沉淀在井孔下部，上部井孔內(nèi)泥漿比重變小，致使上部含水層壓力超過(guò)泥漿柱壓力，引起上部孔壁的坍塌。②鉆孔上部為容易坍塌的巖層，如粉砂層，施工前沒(méi)有下好護(hù)筒，又由于上部水面動(dòng)蕩嚴(yán)重，造成上部坍塌。③高壓水護(hù)孔時(shí)，供水跟不上，使鉆孔內(nèi)水位降低，或打到有漏洞(如溶洞或裂隙)的土層，突然漏失大量泥漿或壓力水，沒(méi)有來(lái)得及補(bǔ)充，而使井孔中水位急劇下降。④在鉆進(jìn)中因?yàn)槟撤N原因，將孔壁撞塌或者修孔時(shí)使泥皮被削掉而造成塌孔。⑤鉆進(jìn)期間，井管附近含水層受到強(qiáng)烈擾動(dòng)(如井孔附近進(jìn)行強(qiáng)烈的抽水)也容易造成塌孔事故。⑥停工時(shí)，未按規(guī)定時(shí)間檢查井孔內(nèi)泥漿情況，泥漿漏失過(guò)多未能及時(shí)補(bǔ)充，或者未按規(guī)定時(shí)間及時(shí)攪動(dòng)井孔泥漿，大部分泥漿沉淀在孔底造成泥漿比重上下不均勻，引起上部井壁坍塌。⑦新打的井孔距離報(bào)廢井孔過(guò)近，報(bào)廢井孔對(duì)周圍的地層擾動(dòng)，造成新打機(jī)井容易坍塌。

2.2 塌孔事故的預(yù)防辦法

根據(jù)容易引起塌孔的原因，要做到塌孔的預(yù)防，鉆井施工人員必須在以下方面特別注意，才能減少塌孔事故的發(fā)生。①機(jī)井施工前先調(diào)查井位處的地層情況，根據(jù)地層具體情況采用比重、含沙量、粘度、膠體率適宜的泥漿。②安裝好護(hù)口管，深度可根據(jù)地層情況和地下水位埋深確定。當(dāng)為松散土層易坍塌時(shí)，護(hù)管應(yīng)下深一些，至潛水位以下1M或至不透水層。護(hù)口管與孔壁之間的間隙要小，并用粘土球封閉，防止孔內(nèi)泥漿水與護(hù)管外串通。③停止施工期間，要經(jīng)常檢查井孔內(nèi)泥漿情況，每4～8小時(shí)，攪動(dòng)或循環(huán)泥漿一次，保持孔內(nèi)泥漿上下均勻，稠度一致，并根據(jù)泥漿漏失情況及時(shí)向井孔內(nèi)補(bǔ)充泥漿。④修孔或擴(kuò)孔時(shí)，應(yīng)先加大泥漿的比重、粘度。然后再進(jìn)行修孔或擴(kuò)孔。⑤鉆進(jìn)過(guò)程中要注意調(diào)整井孔內(nèi)泥漿，避免終孔后使泥漿突然稀釋，更不能用清水稀釋泥漿，以免造成塌孔。⑥特殊地層中鉆進(jìn)時(shí)，應(yīng)多儲(chǔ)備泥漿，以防泥漿大量漏失，來(lái)不及補(bǔ)充而引起的塌孔。⑦鉆進(jìn)期間，應(yīng)避免擾動(dòng)井孔附近的含水層。井孔附近有強(qiáng)烈抽水時(shí)，不要進(jìn)行鉆進(jìn)。

3 結(jié)語(yǔ)

做為一個(gè)農(nóng)業(yè)和工業(yè)型城市，寶雞市近年來(lái)鉆井?dāng)?shù)量較多，鉆進(jìn)過(guò)程中出現(xiàn)的事故也相應(yīng)較多，這就需要我們機(jī)井施工、管理人員對(duì)常見(jiàn)的井孔傾斜和塌孔事故加以重視，精心施工，嚴(yán)格管理，把事故消滅在萌芽狀態(tài)。根據(jù)2010～2012年近2年來(lái)機(jī)井施工中井孔鉆井工序來(lái)看，井孔鉆井過(guò)程中如果注意引起井孔傾斜和塌孔事故的原因及預(yù)防辦法，按《機(jī)井技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行施工，就可以大幅的減少鉆井事故，從而保證鉆井工程的質(zhì)量，降低施工成本，提高施工效率。

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1004－1184(2012)05－0086－02

2012－06－28

鐘耀斌(1978－)，男，陜西鳳翔人，助理工程師，主要從事機(jī)井管理、地下水取水工程水政執(zhí)法工作。