粉細(xì)砂地層鑿井應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題

摘要：在粉細(xì)砂地層鑿井時(shí)，經(jīng)常碰到兩個(gè)問(wèn)題，一是涌砂，二是出水量逐年減少。為了解決上述問(wèn)題，菏澤水務(wù)局在牡丹區(qū)東南片區(qū)進(jìn)行了不斷的探索，也付出了較大的代價(jià)，終于找到了問(wèn)題的癥結(jié)和解決的辦法。經(jīng)過(guò)多年來(lái)的實(shí)踐，總結(jié)出選用填礫過(guò)濾器是防止涌砂，確保機(jī)井出水量的一種好的濾水結(jié)構(gòu)形式，而濾料的類型、控制標(biāo)準(zhǔn)厚度則是保證成井質(zhì)量的關(guān)鍵因素，安裝水泵時(shí)，泵頭避開濾水管對(duì)防止涌砂，延長(zhǎng)機(jī)井使用壽命也非常重要。

關(guān)鍵詞：粉細(xì)砂地層鑿井濾水結(jié)構(gòu)控制標(biāo)準(zhǔn)

在粉細(xì)砂地層鑿井研究中，該水務(wù)局多年來(lái)碰到的兩個(gè)問(wèn)題，一是鑿沙量的超標(biāo)，久而久之就造成井壁坍塌，機(jī)井報(bào)廢；二是單井出水量小，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，出水量逐漸減少后，就會(huì)出現(xiàn)干涸的現(xiàn)象。綜上所述的兩個(gè)問(wèn)題所帶來(lái)的困擾，已經(jīng)嚴(yán)重阻礙著該類地區(qū)的地下水的開采和鹽堿土的改良。為此，該水務(wù)局需要進(jìn)行不懈地努力，以此付出了很大的代價(jià)。經(jīng)過(guò)不斷地探索和分析，基本上也找到了一些造成失誤的原因和解決的途徑。對(duì)這些原因該水務(wù)局進(jìn)行歸納，成為以后工作需要的一定的經(jīng)驗(yàn)。

在進(jìn)行鑿井的時(shí)候，選擇好鉆機(jī)非常重要，因?yàn)殍従畽C(jī)的選擇是機(jī)井建設(shè)的在一個(gè)重要環(huán)節(jié)。選取正確的鉆機(jī)會(huì)增加進(jìn)度，減少事故的發(fā)生。其次，就是選用合理的泥漿比重，這樣在進(jìn)行粉細(xì)砂地層鑿井的時(shí)候，為了防止井孔坍塌，必須用泥漿進(jìn)行固壁工作。其中，有的井隊(duì)為了安全操作，一般所用泥漿比重偏大。而成井后井壁上就會(huì)形成很厚的泥皮，給洗井帶來(lái)了很大的困難。如果換漿不夠徹底的話，井孔下部的泥漿沉積較多的時(shí)候就會(huì)造成濾料下沉困難。最后，要能夠準(zhǔn)確的判斷地層的巖性。因?yàn)?，在進(jìn)行鑿井的時(shí)候，如果地層巖性判斷失誤，就會(huì)影響成井質(zhì)量。為此，要想做到判斷準(zhǔn)確，就需要取樣按照規(guī)定的要求適當(dāng)加密，這樣才能根據(jù)判斷的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

在第四系粉細(xì)砂地層中施工水文水井，存在著很多不同程度的出砂問(wèn)題。而水井出砂將會(huì)縮短其使用的壽命，在進(jìn)行抽水的過(guò)程中，加劇抽水就會(huì)造成抽水設(shè)備的磨損，出砂嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致水井報(bào)廢。因此根據(jù)該水務(wù)局在近20年的生產(chǎn)實(shí)踐中的觀察和分析，可以不斷改進(jìn)成井技術(shù)，使擋砂濾水方面有較大的成效。

1 問(wèn)題的提出

為了保證粉細(xì)沙地層供水管井的使用壽命，在進(jìn)行管井設(shè)計(jì)的時(shí)候大多數(shù)采用的井孔直徑為0.70~0.85m，濾料的填礫厚度為200～250mm。在進(jìn)行施工的時(shí)候所選用的水井鉆機(jī)型號(hào)一般都是（SPJ-300），但是在成孔作業(yè)的時(shí)候還是會(huì)存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：①對(duì)鉆井底盤進(jìn)行改造的時(shí)候，因受轉(zhuǎn)盤通孔尺寸的限制，可以前后移動(dòng)轉(zhuǎn)盤讓開孔口；②采用擴(kuò)孔工藝進(jìn)行成孔的時(shí)候，就會(huì)造成成孔時(shí)間的延長(zhǎng)；③粉細(xì)砂地層的穩(wěn)定性較差，鉆井過(guò)程中如果多次進(jìn)行擴(kuò)孔就會(huì)產(chǎn)生坍塌事故的發(fā)生；④如果井孔直徑較大，就需要采用BW600/30型泥漿泵以正循環(huán)的方式進(jìn)行排渣，然后在進(jìn)行孔內(nèi)的循環(huán)，當(dāng)泵量存在明顯的不足后，就會(huì)延長(zhǎng)排渣時(shí)間；⑤由于泥漿中含有大量的粉細(xì)砂，就會(huì)因?yàn)槌恋硇圆顚?dǎo)致循環(huán)過(guò)程中對(duì)泵的活塞以及缸套造成的磨損，需要經(jīng)常進(jìn)行更換，費(fèi)時(shí)又費(fèi)力。

而能否使用工程鉆機(jī)進(jìn)行成孔作業(yè)，需要進(jìn)行校對(duì)和確定鉆機(jī)設(shè)備在扭矩、鉆壓、轉(zhuǎn)速以及鉆桿強(qiáng)度和進(jìn)尺、泵量和鉆具等方面的數(shù)據(jù)。按照《巖土工程施工方法》中所介紹的有關(guān)公式，對(duì)這些工具的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。在進(jìn)行成井工作完成過(guò)程中，可以根據(jù)表1的鉆機(jī)性能對(duì)照表查看。

表1鉆機(jī)性能對(duì)照

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2 鉆頭的選用及作用

考慮到粉細(xì)砂地層比較松散，在進(jìn)行鉆井的時(shí)候需要大量的怕渣，而鉆頭也需要具備較大的環(huán)狀間隙，這樣有利于泥漿的循環(huán)。因此，需要選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、強(qiáng)度較大但是鉆頭重量輕的四翼單腰帶鉆頭。而鉆頭的中心角越大，在破土的時(shí)候阻力就越大，中心角越小的時(shí)候，破土的阻力就越小。

3 鉆進(jìn)參數(shù)的確定

3.1 鉆壓 鉆壓通常是根據(jù)地層的條件、設(shè)備能力和鉆頭的類型等眾多要素構(gòu)成的。其中主要是以硬質(zhì)合金刀片進(jìn)行巖土的破碎工作的，這樣也不會(huì)以過(guò)快的磨損為原則的。為了延長(zhǎng)鉆頭的使用壽命，需要對(duì)鉆頭的選用進(jìn)行改進(jìn)?？梢圆捎?0塊螺栓連接的合金板，在每塊合金板上鑲嵌焊接八角合金10粒，還要共用合金100粒。因?yàn)?，考慮到粉細(xì)砂的地層比較松軟，在進(jìn)行鉆進(jìn)的時(shí)候可以采用油壓減壓等方法進(jìn)行鉆井工作，這時(shí)候的鉆進(jìn)壓力需要保持在20～30 kN。

3.2 轉(zhuǎn)速 在進(jìn)行轉(zhuǎn)速的時(shí)候，可以根據(jù)相關(guān)的鉆探資料進(jìn)行分析，不難看出大口徑的回轉(zhuǎn)鉆井一般在砂土層或軟巖層工作的時(shí)候，鉆頭的外緣線速度需要保持在1.5~2.5m/s時(shí)最佳，故可由鉆頭直徑和鉆頭外刃速度按下式計(jì)算得其轉(zhuǎn)速：n=60v/πD=33.7～56.2r/min。

3.3 泵量的控制 因?yàn)槌煽卓趶捷^大，在鉆井的時(shí)候就需要采用正循環(huán)的方式進(jìn)行，這樣才能保證將鉆井產(chǎn)生的鉆渣從孔底排放到地表，滿足鉆頭環(huán)空間攜帶鉆渣上返的速度。從理論上也能看得出，在這個(gè)上返速度的過(guò)程中，非固結(jié)地時(shí)候速度需要保持在0.17m/s為最佳，不然很容易發(fā)生坍塌的事故，而當(dāng)固結(jié)地為0.2～0.3m/s的時(shí)候，則不利于鉆渣的排出。

4 泥漿的制備和處理

可以用膨潤(rùn)土加水加NaOH制備，對(duì)水沒(méi)要求。而泥漿用的時(shí)間長(zhǎng)短要看孔內(nèi)情況，時(shí)間長(zhǎng)了孔內(nèi)的砂子會(huì)沉淀到泥漿池內(nèi)，需要清理，這樣比重不會(huì)變小，會(huì)變大。

5 清孔時(shí)間的計(jì)算

對(duì)粉細(xì)砂地層鉆井過(guò)程進(jìn)行清孔的時(shí)候，由于泥漿中攜帶的粉細(xì)砂量較大，就會(huì)造成沉淀緩慢，井管下不到底。為了改善這一問(wèn)題，在進(jìn)行鉆孔深度設(shè)計(jì)的時(shí)候，就需要從泥漿的比重等方面出發(fā)考慮。還需要對(duì)終孔及清孔換漿槽孔等進(jìn)行自檢，這樣主要是為了保證孔內(nèi)的水位應(yīng)該保持在地下水位或河流水位1.50~2m以上，這樣能夠防止鉆孔出現(xiàn)坍塌；還要將護(hù)筒壁的泥漿清理干凈，并將孔底的鉆渣及泥沙等沉淀物都要清除干凈。而清孔換漿結(jié)束后，方可進(jìn)行下一道工序的作業(yè)。

6 實(shí)際例子

通過(guò)上述的問(wèn)題進(jìn)行對(duì)比和計(jì)算不難看出，為了能夠便于針對(duì)施工中可能發(fā)生的一些問(wèn)題，就需要提前制定出相應(yīng)的措施進(jìn)行問(wèn)題的處理。在鉆井時(shí)，可以根據(jù)對(duì)不同地層進(jìn)行的觀察和分析對(duì)孔口泥漿中的含沙量進(jìn)行測(cè)定，發(fā)現(xiàn)含沙量的變化和鉆機(jī)的負(fù)荷情況。通過(guò)對(duì)該變化進(jìn)行電流表數(shù)值進(jìn)行確定，以此對(duì)鉆井參數(shù)的合理性進(jìn)行調(diào)整，使之保持穩(wěn)定發(fā)展。

在開孔初期和鉆到孔壁不穩(wěn)定的沙土地層的時(shí)候，需要通過(guò)對(duì)分流閥的泵量進(jìn)行調(diào)整，才能使泵量速度得以控制，這樣才能夠給泥漿護(hù)壁留有一定的時(shí)間進(jìn)行工作，同時(shí)在一定程度上還能提高泥漿的比重黏度，也能夠增強(qiáng)排渣互補(bǔ)等能力，使參數(shù)得到更好地控制，以此保證工程鉆機(jī)能夠順利完成水井施工，也相對(duì)提高鉆機(jī)設(shè)備及鉆具的利用率，增強(qiáng)市場(chǎng)的參與競(jìng)爭(zhēng)。

7 結(jié)束語(yǔ)

粉細(xì)砂地層沉降控制經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)需要在施工過(guò)程中重視粉細(xì)砂地層的風(fēng)險(xiǎn)分析，因?yàn)榉奂?xì)砂地層的靈敏度比黏土地層更高特別是在對(duì)建構(gòu)筑物的影響上，所以對(duì)粉細(xì)砂地層的問(wèn)題有待進(jìn)一步研究分析，完善此類施工技術(shù)對(duì)以后的施工具有一定的參考意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫長(zhǎng)華.對(duì)提高淮北地區(qū)機(jī)井灌溉效益的幾點(diǎn)建議[J].治淮，2000(05).

[2]重慶探礦機(jī)械廠.GQ-15 型鉆機(jī)使用說(shuō)明書[R].重慶：重慶探礦機(jī)械廠，2008.

[3]劉國(guó)忠，謝寅黨，明萬(wàn)才.提高井灌工程系統(tǒng)效率的研究[J].黑龍江水專學(xué)報(bào)，2005(03).

[4]賈先軍.淺談如何提高機(jī)電井工程系統(tǒng)的效率[J].水利科技與經(jīng)濟(jì)，2006(06).

[5]中國(guó)有色金屬工業(yè)總公司.巖土工程施工方法[M].沈陽(yáng)：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1990.

[6]李景文.細(xì)粒含水層中農(nóng)用井濾水結(jié)構(gòu)的改進(jìn)[J].陜西水利，1991(06).

[7]李忠.機(jī)電井出現(xiàn)涌砂的兩個(gè)主要原因[J].水利天地，2004(11).

[8]一項(xiàng)新成井工藝在新疆農(nóng)七師試驗(yàn)成功[J].新疆水利，1995(05).

作者簡(jiǎn)介：

李芳慶（1969-），男，山東菏澤人，工程師，研究方向：農(nóng)田水

利。

endprint

摘要：在粉細(xì)砂地層鑿井時(shí)，經(jīng)常碰到兩個(gè)問(wèn)題，一是涌砂，二是出水量逐年減少。為了解決上述問(wèn)題，菏澤水務(wù)局在牡丹區(qū)東南片區(qū)進(jìn)行了不斷的探索，也付出了較大的代價(jià)，終于找到了問(wèn)題的癥結(jié)和解決的辦法。經(jīng)過(guò)多年來(lái)的實(shí)踐，總結(jié)出選用填礫過(guò)濾器是防止涌砂，確保機(jī)井出水量的一種好的濾水結(jié)構(gòu)形式，而濾料的類型、控制標(biāo)準(zhǔn)厚度則是保證成井質(zhì)量的關(guān)鍵因素，安裝水泵時(shí)，泵頭避開濾水管對(duì)防止涌砂，延長(zhǎng)機(jī)井使用壽命也非常重要。

關(guān)鍵詞：粉細(xì)砂地層鑿井濾水結(jié)構(gòu)控制標(biāo)準(zhǔn)

在粉細(xì)砂地層鑿井研究中，該水務(wù)局多年來(lái)碰到的兩個(gè)問(wèn)題，一是鑿沙量的超標(biāo)，久而久之就造成井壁坍塌，機(jī)井報(bào)廢；二是單井出水量小，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，出水量逐漸減少后，就會(huì)出現(xiàn)干涸的現(xiàn)象。綜上所述的兩個(gè)問(wèn)題所帶來(lái)的困擾，已經(jīng)嚴(yán)重阻礙著該類地區(qū)的地下水的開采和鹽堿土的改良。為此，該水務(wù)局需要進(jìn)行不懈地努力，以此付出了很大的代價(jià)。經(jīng)過(guò)不斷地探索和分析，基本上也找到了一些造成失誤的原因和解決的途徑。對(duì)這些原因該水務(wù)局進(jìn)行歸納，成為以后工作需要的一定的經(jīng)驗(yàn)。

在進(jìn)行鑿井的時(shí)候，選擇好鉆機(jī)非常重要，因?yàn)殍従畽C(jī)的選擇是機(jī)井建設(shè)的在一個(gè)重要環(huán)節(jié)。選取正確的鉆機(jī)會(huì)增加進(jìn)度，減少事故的發(fā)生。其次，就是選用合理的泥漿比重，這樣在進(jìn)行粉細(xì)砂地層鑿井的時(shí)候，為了防止井孔坍塌，必須用泥漿進(jìn)行固壁工作。其中，有的井隊(duì)為了安全操作，一般所用泥漿比重偏大。而成井后井壁上就會(huì)形成很厚的泥皮，給洗井帶來(lái)了很大的困難。如果換漿不夠徹底的話，井孔下部的泥漿沉積較多的時(shí)候就會(huì)造成濾料下沉困難。最后，要能夠準(zhǔn)確的判斷地層的巖性。因?yàn)椋谶M(jìn)行鑿井的時(shí)候，如果地層巖性判斷失誤，就會(huì)影響成井質(zhì)量。為此，要想做到判斷準(zhǔn)確，就需要取樣按照規(guī)定的要求適當(dāng)加密，這樣才能根據(jù)判斷的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

在第四系粉細(xì)砂地層中施工水文水井，存在著很多不同程度的出砂問(wèn)題。而水井出砂將會(huì)縮短其使用的壽命，在進(jìn)行抽水的過(guò)程中，加劇抽水就會(huì)造成抽水設(shè)備的磨損，出砂嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致水井報(bào)廢。因此根據(jù)該水務(wù)局在近20年的生產(chǎn)實(shí)踐中的觀察和分析，可以不斷改進(jìn)成井技術(shù)，使擋砂濾水方面有較大的成效。

1 問(wèn)題的提出

為了保證粉細(xì)沙地層供水管井的使用壽命，在進(jìn)行管井設(shè)計(jì)的時(shí)候大多數(shù)采用的井孔直徑為0.70~0.85m，濾料的填礫厚度為200～250mm。在進(jìn)行施工的時(shí)候所選用的水井鉆機(jī)型號(hào)一般都是（SPJ-300），但是在成孔作業(yè)的時(shí)候還是會(huì)存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：①對(duì)鉆井底盤進(jìn)行改造的時(shí)候，因受轉(zhuǎn)盤通孔尺寸的限制，可以前后移動(dòng)轉(zhuǎn)盤讓開孔口；②采用擴(kuò)孔工藝進(jìn)行成孔的時(shí)候，就會(huì)造成成孔時(shí)間的延長(zhǎng)；③粉細(xì)砂地層的穩(wěn)定性較差，鉆井過(guò)程中如果多次進(jìn)行擴(kuò)孔就會(huì)產(chǎn)生坍塌事故的發(fā)生；④如果井孔直徑較大，就需要采用BW600/30型泥漿泵以正循環(huán)的方式進(jìn)行排渣，然后在進(jìn)行孔內(nèi)的循環(huán)，當(dāng)泵量存在明顯的不足后，就會(huì)延長(zhǎng)排渣時(shí)間；⑤由于泥漿中含有大量的粉細(xì)砂，就會(huì)因?yàn)槌恋硇圆顚?dǎo)致循環(huán)過(guò)程中對(duì)泵的活塞以及缸套造成的磨損，需要經(jīng)常進(jìn)行更換，費(fèi)時(shí)又費(fèi)力。

而能否使用工程鉆機(jī)進(jìn)行成孔作業(yè)，需要進(jìn)行校對(duì)和確定鉆機(jī)設(shè)備在扭矩、鉆壓、轉(zhuǎn)速以及鉆桿強(qiáng)度和進(jìn)尺、泵量和鉆具等方面的數(shù)據(jù)。按照《巖土工程施工方法》中所介紹的有關(guān)公式，對(duì)這些工具的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。在進(jìn)行成井工作完成過(guò)程中，可以根據(jù)表1的鉆機(jī)性能對(duì)照表查看。

表1鉆機(jī)性能對(duì)照

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2 鉆頭的選用及作用

考慮到粉細(xì)砂地層比較松散，在進(jìn)行鉆井的時(shí)候需要大量的怕渣，而鉆頭也需要具備較大的環(huán)狀間隙，這樣有利于泥漿的循環(huán)。因此，需要選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、強(qiáng)度較大但是鉆頭重量輕的四翼單腰帶鉆頭。而鉆頭的中心角越大，在破土的時(shí)候阻力就越大，中心角越小的時(shí)候，破土的阻力就越小。

3 鉆進(jìn)參數(shù)的確定

3.1 鉆壓 鉆壓通常是根據(jù)地層的條件、設(shè)備能力和鉆頭的類型等眾多要素構(gòu)成的。其中主要是以硬質(zhì)合金刀片進(jìn)行巖土的破碎工作的，這樣也不會(huì)以過(guò)快的磨損為原則的。為了延長(zhǎng)鉆頭的使用壽命，需要對(duì)鉆頭的選用進(jìn)行改進(jìn)?？梢圆捎?0塊螺栓連接的合金板，在每塊合金板上鑲嵌焊接八角合金10粒，還要共用合金100粒。因?yàn)椋紤]到粉細(xì)砂的地層比較松軟，在進(jìn)行鉆進(jìn)的時(shí)候可以采用油壓減壓等方法進(jìn)行鉆井工作，這時(shí)候的鉆進(jìn)壓力需要保持在20～30 kN。

3.2 轉(zhuǎn)速 在進(jìn)行轉(zhuǎn)速的時(shí)候，可以根據(jù)相關(guān)的鉆探資料進(jìn)行分析，不難看出大口徑的回轉(zhuǎn)鉆井一般在砂土層或軟巖層工作的時(shí)候，鉆頭的外緣線速度需要保持在1.5~2.5m/s時(shí)最佳，故可由鉆頭直徑和鉆頭外刃速度按下式計(jì)算得其轉(zhuǎn)速：n=60v/πD=33.7～56.2r/min。

3.3 泵量的控制 因?yàn)槌煽卓趶捷^大，在鉆井的時(shí)候就需要采用正循環(huán)的方式進(jìn)行，這樣才能保證將鉆井產(chǎn)生的鉆渣從孔底排放到地表，滿足鉆頭環(huán)空間攜帶鉆渣上返的速度。從理論上也能看得出，在這個(gè)上返速度的過(guò)程中，非固結(jié)地時(shí)候速度需要保持在0.17m/s為最佳，不然很容易發(fā)生坍塌的事故，而當(dāng)固結(jié)地為0.2～0.3m/s的時(shí)候，則不利于鉆渣的排出。

4 泥漿的制備和處理

可以用膨潤(rùn)土加水加NaOH制備，對(duì)水沒(méi)要求。而泥漿用的時(shí)間長(zhǎng)短要看孔內(nèi)情況，時(shí)間長(zhǎng)了孔內(nèi)的砂子會(huì)沉淀到泥漿池內(nèi)，需要清理，這樣比重不會(huì)變小，會(huì)變大。

5 清孔時(shí)間的計(jì)算

對(duì)粉細(xì)砂地層鉆井過(guò)程進(jìn)行清孔的時(shí)候，由于泥漿中攜帶的粉細(xì)砂量較大，就會(huì)造成沉淀緩慢，井管下不到底。為了改善這一問(wèn)題，在進(jìn)行鉆孔深度設(shè)計(jì)的時(shí)候，就需要從泥漿的比重等方面出發(fā)考慮。還需要對(duì)終孔及清孔換漿槽孔等進(jìn)行自檢，這樣主要是為了保證孔內(nèi)的水位應(yīng)該保持在地下水位或河流水位1.50~2m以上，這樣能夠防止鉆孔出現(xiàn)坍塌；還要將護(hù)筒壁的泥漿清理干凈，并將孔底的鉆渣及泥沙等沉淀物都要清除干凈。而清孔換漿結(jié)束后，方可進(jìn)行下一道工序的作業(yè)。

6 實(shí)際例子

通過(guò)上述的問(wèn)題進(jìn)行對(duì)比和計(jì)算不難看出，為了能夠便于針對(duì)施工中可能發(fā)生的一些問(wèn)題，就需要提前制定出相應(yīng)的措施進(jìn)行問(wèn)題的處理。在鉆井時(shí)，可以根據(jù)對(duì)不同地層進(jìn)行的觀察和分析對(duì)孔口泥漿中的含沙量進(jìn)行測(cè)定，發(fā)現(xiàn)含沙量的變化和鉆機(jī)的負(fù)荷情況。通過(guò)對(duì)該變化進(jìn)行電流表數(shù)值進(jìn)行確定，以此對(duì)鉆井參數(shù)的合理性進(jìn)行調(diào)整，使之保持穩(wěn)定發(fā)展。

在開孔初期和鉆到孔壁不穩(wěn)定的沙土地層的時(shí)候，需要通過(guò)對(duì)分流閥的泵量進(jìn)行調(diào)整，才能使泵量速度得以控制，這樣才能夠給泥漿護(hù)壁留有一定的時(shí)間進(jìn)行工作，同時(shí)在一定程度上還能提高泥漿的比重黏度，也能夠增強(qiáng)排渣互補(bǔ)等能力，使參數(shù)得到更好地控制，以此保證工程鉆機(jī)能夠順利完成水井施工，也相對(duì)提高鉆機(jī)設(shè)備及鉆具的利用率，增強(qiáng)市場(chǎng)的參與競(jìng)爭(zhēng)。

7 結(jié)束語(yǔ)

粉細(xì)砂地層沉降控制經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)需要在施工過(guò)程中重視粉細(xì)砂地層的風(fēng)險(xiǎn)分析，因?yàn)榉奂?xì)砂地層的靈敏度比黏土地層更高特別是在對(duì)建構(gòu)筑物的影響上，所以對(duì)粉細(xì)砂地層的問(wèn)題有待進(jìn)一步研究分析，完善此類施工技術(shù)對(duì)以后的施工具有一定的參考意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫長(zhǎng)華.對(duì)提高淮北地區(qū)機(jī)井灌溉效益的幾點(diǎn)建議[J].治淮，2000(05).

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[7]李忠.機(jī)電井出現(xiàn)涌砂的兩個(gè)主要原因[J].水利天地，2004(11).

[8]一項(xiàng)新成井工藝在新疆農(nóng)七師試驗(yàn)成功[J].新疆水利，1995(05).

作者簡(jiǎn)介：

李芳慶（1969-），男，山東菏澤人，工程師，研究方向：農(nóng)田水

利。

endprint

摘要：在粉細(xì)砂地層鑿井時(shí)，經(jīng)常碰到兩個(gè)問(wèn)題，一是涌砂，二是出水量逐年減少。為了解決上述問(wèn)題，菏澤水務(wù)局在牡丹區(qū)東南片區(qū)進(jìn)行了不斷的探索，也付出了較大的代價(jià)，終于找到了問(wèn)題的癥結(jié)和解決的辦法。經(jīng)過(guò)多年來(lái)的實(shí)踐，總結(jié)出選用填礫過(guò)濾器是防止涌砂，確保機(jī)井出水量的一種好的濾水結(jié)構(gòu)形式，而濾料的類型、控制標(biāo)準(zhǔn)厚度則是保證成井質(zhì)量的關(guān)鍵因素，安裝水泵時(shí)，泵頭避開濾水管對(duì)防止涌砂，延長(zhǎng)機(jī)井使用壽命也非常重要。

關(guān)鍵詞：粉細(xì)砂地層鑿井濾水結(jié)構(gòu)控制標(biāo)準(zhǔn)

在粉細(xì)砂地層鑿井研究中，該水務(wù)局多年來(lái)碰到的兩個(gè)問(wèn)題，一是鑿沙量的超標(biāo)，久而久之就造成井壁坍塌，機(jī)井報(bào)廢；二是單井出水量小，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，出水量逐漸減少后，就會(huì)出現(xiàn)干涸的現(xiàn)象。綜上所述的兩個(gè)問(wèn)題所帶來(lái)的困擾，已經(jīng)嚴(yán)重阻礙著該類地區(qū)的地下水的開采和鹽堿土的改良。為此，該水務(wù)局需要進(jìn)行不懈地努力，以此付出了很大的代價(jià)。經(jīng)過(guò)不斷地探索和分析，基本上也找到了一些造成失誤的原因和解決的途徑。對(duì)這些原因該水務(wù)局進(jìn)行歸納，成為以后工作需要的一定的經(jīng)驗(yàn)。

在進(jìn)行鑿井的時(shí)候，選擇好鉆機(jī)非常重要，因?yàn)殍従畽C(jī)的選擇是機(jī)井建設(shè)的在一個(gè)重要環(huán)節(jié)。選取正確的鉆機(jī)會(huì)增加進(jìn)度，減少事故的發(fā)生。其次，就是選用合理的泥漿比重，這樣在進(jìn)行粉細(xì)砂地層鑿井的時(shí)候，為了防止井孔坍塌，必須用泥漿進(jìn)行固壁工作。其中，有的井隊(duì)為了安全操作，一般所用泥漿比重偏大。而成井后井壁上就會(huì)形成很厚的泥皮，給洗井帶來(lái)了很大的困難。如果換漿不夠徹底的話，井孔下部的泥漿沉積較多的時(shí)候就會(huì)造成濾料下沉困難。最后，要能夠準(zhǔn)確的判斷地層的巖性。因?yàn)?，在進(jìn)行鑿井的時(shí)候，如果地層巖性判斷失誤，就會(huì)影響成井質(zhì)量。為此，要想做到判斷準(zhǔn)確，就需要取樣按照規(guī)定的要求適當(dāng)加密，這樣才能根據(jù)判斷的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

在第四系粉細(xì)砂地層中施工水文水井，存在著很多不同程度的出砂問(wèn)題。而水井出砂將會(huì)縮短其使用的壽命，在進(jìn)行抽水的過(guò)程中，加劇抽水就會(huì)造成抽水設(shè)備的磨損，出砂嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致水井報(bào)廢。因此根據(jù)該水務(wù)局在近20年的生產(chǎn)實(shí)踐中的觀察和分析，可以不斷改進(jìn)成井技術(shù)，使擋砂濾水方面有較大的成效。

1 問(wèn)題的提出

為了保證粉細(xì)沙地層供水管井的使用壽命，在進(jìn)行管井設(shè)計(jì)的時(shí)候大多數(shù)采用的井孔直徑為0.70~0.85m，濾料的填礫厚度為200～250mm。在進(jìn)行施工的時(shí)候所選用的水井鉆機(jī)型號(hào)一般都是（SPJ-300），但是在成孔作業(yè)的時(shí)候還是會(huì)存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：①對(duì)鉆井底盤進(jìn)行改造的時(shí)候，因受轉(zhuǎn)盤通孔尺寸的限制，可以前后移動(dòng)轉(zhuǎn)盤讓開孔口；②采用擴(kuò)孔工藝進(jìn)行成孔的時(shí)候，就會(huì)造成成孔時(shí)間的延長(zhǎng)；③粉細(xì)砂地層的穩(wěn)定性較差，鉆井過(guò)程中如果多次進(jìn)行擴(kuò)孔就會(huì)產(chǎn)生坍塌事故的發(fā)生；④如果井孔直徑較大，就需要采用BW600/30型泥漿泵以正循環(huán)的方式進(jìn)行排渣，然后在進(jìn)行孔內(nèi)的循環(huán)，當(dāng)泵量存在明顯的不足后，就會(huì)延長(zhǎng)排渣時(shí)間；⑤由于泥漿中含有大量的粉細(xì)砂，就會(huì)因?yàn)槌恋硇圆顚?dǎo)致循環(huán)過(guò)程中對(duì)泵的活塞以及缸套造成的磨損，需要經(jīng)常進(jìn)行更換，費(fèi)時(shí)又費(fèi)力。

而能否使用工程鉆機(jī)進(jìn)行成孔作業(yè)，需要進(jìn)行校對(duì)和確定鉆機(jī)設(shè)備在扭矩、鉆壓、轉(zhuǎn)速以及鉆桿強(qiáng)度和進(jìn)尺、泵量和鉆具等方面的數(shù)據(jù)。按照《巖土工程施工方法》中所介紹的有關(guān)公式，對(duì)這些工具的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。在進(jìn)行成井工作完成過(guò)程中，可以根據(jù)表1的鉆機(jī)性能對(duì)照表查看。

表1鉆機(jī)性能對(duì)照

■

2 鉆頭的選用及作用

考慮到粉細(xì)砂地層比較松散，在進(jìn)行鉆井的時(shí)候需要大量的怕渣，而鉆頭也需要具備較大的環(huán)狀間隙，這樣有利于泥漿的循環(huán)。因此，需要選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、強(qiáng)度較大但是鉆頭重量輕的四翼單腰帶鉆頭。而鉆頭的中心角越大，在破土的時(shí)候阻力就越大，中心角越小的時(shí)候，破土的阻力就越小。

3 鉆進(jìn)參數(shù)的確定

3.1 鉆壓 鉆壓通常是根據(jù)地層的條件、設(shè)備能力和鉆頭的類型等眾多要素構(gòu)成的。其中主要是以硬質(zhì)合金刀片進(jìn)行巖土的破碎工作的，這樣也不會(huì)以過(guò)快的磨損為原則的。為了延長(zhǎng)鉆頭的使用壽命，需要對(duì)鉆頭的選用進(jìn)行改進(jìn)?？梢圆捎?0塊螺栓連接的合金板，在每塊合金板上鑲嵌焊接八角合金10粒，還要共用合金100粒。因?yàn)?，考慮到粉細(xì)砂的地層比較松軟，在進(jìn)行鉆進(jìn)的時(shí)候可以采用油壓減壓等方法進(jìn)行鉆井工作，這時(shí)候的鉆進(jìn)壓力需要保持在20～30 kN。

3.2 轉(zhuǎn)速 在進(jìn)行轉(zhuǎn)速的時(shí)候，可以根據(jù)相關(guān)的鉆探資料進(jìn)行分析，不難看出大口徑的回轉(zhuǎn)鉆井一般在砂土層或軟巖層工作的時(shí)候，鉆頭的外緣線速度需要保持在1.5~2.5m/s時(shí)最佳，故可由鉆頭直徑和鉆頭外刃速度按下式計(jì)算得其轉(zhuǎn)速：n=60v/πD=33.7～56.2r/min。

3.3 泵量的控制 因?yàn)槌煽卓趶捷^大，在鉆井的時(shí)候就需要采用正循環(huán)的方式進(jìn)行，這樣才能保證將鉆井產(chǎn)生的鉆渣從孔底排放到地表，滿足鉆頭環(huán)空間攜帶鉆渣上返的速度。從理論上也能看得出，在這個(gè)上返速度的過(guò)程中，非固結(jié)地時(shí)候速度需要保持在0.17m/s為最佳，不然很容易發(fā)生坍塌的事故，而當(dāng)固結(jié)地為0.2～0.3m/s的時(shí)候，則不利于鉆渣的排出。

4 泥漿的制備和處理

可以用膨潤(rùn)土加水加NaOH制備，對(duì)水沒(méi)要求。而泥漿用的時(shí)間長(zhǎng)短要看孔內(nèi)情況，時(shí)間長(zhǎng)了孔內(nèi)的砂子會(huì)沉淀到泥漿池內(nèi)，需要清理，這樣比重不會(huì)變小，會(huì)變大。

5 清孔時(shí)間的計(jì)算

對(duì)粉細(xì)砂地層鉆井過(guò)程進(jìn)行清孔的時(shí)候，由于泥漿中攜帶的粉細(xì)砂量較大，就會(huì)造成沉淀緩慢，井管下不到底。為了改善這一問(wèn)題，在進(jìn)行鉆孔深度設(shè)計(jì)的時(shí)候，就需要從泥漿的比重等方面出發(fā)考慮。還需要對(duì)終孔及清孔換漿槽孔等進(jìn)行自檢，這樣主要是為了保證孔內(nèi)的水位應(yīng)該保持在地下水位或河流水位1.50~2m以上，這樣能夠防止鉆孔出現(xiàn)坍塌；還要將護(hù)筒壁的泥漿清理干凈，并將孔底的鉆渣及泥沙等沉淀物都要清除干凈。而清孔換漿結(jié)束后，方可進(jìn)行下一道工序的作業(yè)。

6 實(shí)際例子

通過(guò)上述的問(wèn)題進(jìn)行對(duì)比和計(jì)算不難看出，為了能夠便于針對(duì)施工中可能發(fā)生的一些問(wèn)題，就需要提前制定出相應(yīng)的措施進(jìn)行問(wèn)題的處理。在鉆井時(shí)，可以根據(jù)對(duì)不同地層進(jìn)行的觀察和分析對(duì)孔口泥漿中的含沙量進(jìn)行測(cè)定，發(fā)現(xiàn)含沙量的變化和鉆機(jī)的負(fù)荷情況。通過(guò)對(duì)該變化進(jìn)行電流表數(shù)值進(jìn)行確定，以此對(duì)鉆井參數(shù)的合理性進(jìn)行調(diào)整，使之保持穩(wěn)定發(fā)展。

在開孔初期和鉆到孔壁不穩(wěn)定的沙土地層的時(shí)候，需要通過(guò)對(duì)分流閥的泵量進(jìn)行調(diào)整，才能使泵量速度得以控制，這樣才能夠給泥漿護(hù)壁留有一定的時(shí)間進(jìn)行工作，同時(shí)在一定程度上還能提高泥漿的比重黏度，也能夠增強(qiáng)排渣互補(bǔ)等能力，使參數(shù)得到更好地控制，以此保證工程鉆機(jī)能夠順利完成水井施工，也相對(duì)提高鉆機(jī)設(shè)備及鉆具的利用率，增強(qiáng)市場(chǎng)的參與競(jìng)爭(zhēng)。

7 結(jié)束語(yǔ)

粉細(xì)砂地層沉降控制經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)需要在施工過(guò)程中重視粉細(xì)砂地層的風(fēng)險(xiǎn)分析，因?yàn)榉奂?xì)砂地層的靈敏度比黏土地層更高特別是在對(duì)建構(gòu)筑物的影響上，所以對(duì)粉細(xì)砂地層的問(wèn)題有待進(jìn)一步研究分析，完善此類施工技術(shù)對(duì)以后的施工具有一定的參考意義。

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李芳慶（1969-），男，山東菏澤人，工程師，研究方向：農(nóng)田水

利。

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