淺談鉆探塌孔的成因與預(yù)防處理

祝仰奎

(陜西華電榆橫煤化工有限公司可可蓋煤礦，陜西 榆林 719000)

淺談鉆探塌孔的成因與預(yù)防處理

祝仰奎

(陜西華電榆橫煤化工有限公司可可蓋煤礦，陜西 榆林 719000)

在煤礦生產(chǎn)過程中因塌孔造成的鉆探事故發(fā)生率較高，客觀地質(zhì)條件下異常變化或主觀條件下技術(shù)措施不當(dāng)易造成各類鉆孔事故。通過對(duì)鉆探塌孔成因進(jìn)行分析，制定了合理措施和方法，及時(shí)排除事故，實(shí)現(xiàn)正常鉆探。

塌孔；地質(zhì)勘探；預(yù)防處理

0 前言

在煤礦生產(chǎn)過程中，需要做大量的井下鉆探探查工作，如施工地質(zhì)勘探孔、水文地質(zhì)勘探孔、電纜孔、通風(fēng)孔、瓦斯抽放孔等各種類型的鉆孔。在鉆探施工中，孔內(nèi)事故直接影響鉆探施工，如果對(duì)孔內(nèi)事故認(rèn)識(shí)不清、不夠，采取措施不及時(shí)或不恰當(dāng)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使鉆桿、鉆具丟到孔內(nèi)，導(dǎo)致鉆孔報(bào)廢，造成大量人力、物力、財(cái)力的浪費(fèi)，還會(huì)影響鉆探任務(wù)的完成，不能保障正常生產(chǎn)接續(xù)，在處理過程中還有可能損壞機(jī)械設(shè)備，造成人身事故。因此，認(rèn)真進(jìn)行鉆探塌孔的成因分析和預(yù)防處理十分必要和重要。

1 塌孔成因分析

在鉆探施工過程中，通過以下一些不正常的現(xiàn)象或征兆判斷可能發(fā)生了塌孔事故[1]。

(1)孔內(nèi)水位急劇下降，孔口不返水或返水量小，并伴有氣泡。

(2)孔口雖然返水，但有大量泥渣、巖粉等物體沖出(噴出)。

(3)鉆機(jī)繼續(xù)加大壓力但不鉆進(jìn)，鉆機(jī)負(fù)荷明顯加大，提、下鉆具困難，造成憋鉆、憋泵等現(xiàn)象。

造成以上現(xiàn)象的主要原因有：(1)由于鉆探施工前對(duì)鉆孔所穿過的地層巖性變化分析不清，當(dāng)巖性發(fā)生變化，特別是遇到黏土層、斷層破碎帶或進(jìn)入老空區(qū)的松散巖層時(shí)，未及時(shí)更換鉆探?jīng)_洗液或改變鉆孔大小繼續(xù)鉆進(jìn)；(2)鉆孔遇含水層出水后孔壁所受壓力不均勻、孔口套管下置較短，未穿過斷層破碎帶或是封固質(zhì)量較差，出現(xiàn)滲、漏水現(xiàn)象。當(dāng)出現(xiàn)以上問題，鉆孔擱置一段時(shí)間后孔壁受水浸泡或受礦壓作用而發(fā)生變化，造成塌孔。

2 塌孔預(yù)防

首先，在鉆孔設(shè)計(jì)時(shí)要詳細(xì)分析調(diào)查鉆探附近的地質(zhì)構(gòu)造情況，對(duì)地層巖性做到心中有數(shù)。其次，鉆探施工過程中，根據(jù)巖性變化、返水情況、沖出巖粉物、鉆進(jìn)壓力及鉆進(jìn)速度進(jìn)行判斷。正常鉆進(jìn)過程中，一般采用清水作為沖洗液，受現(xiàn)場條件限制無法采用清水而使用循環(huán)水，要盡量保證質(zhì)籠水窩的清凈，防止水泵喝巖粉等雜物，出現(xiàn)糊、埋鉆頭造成塌孔現(xiàn)象。同時(shí)，要掌握好鉆機(jī)給進(jìn)壓力與鉆進(jìn)速度，遇到黏土巖等松軟巖層時(shí)，要確保壓力不要過大、轉(zhuǎn)速不要過快、進(jìn)尺不要過高。再次，一旦發(fā)生塌孔，要準(zhǔn)確迅速地判斷其發(fā)生的位置、發(fā)生段的巖性等，以便對(duì)塌孔段采取有效的處理措施。

3 塌孔處理

3.1 換徑法

發(fā)生塌孔后，更換鉆頭，選用比原正常施工鉆孔鉆頭小一級(jí)的鉆頭繼續(xù)鉆進(jìn)。這是一種最常用的處理方法，主要是通過縮小孔徑，減小鉆孔孔壁四周圍巖的受力，使鉆孔孔壁處于一種比較穩(wěn)定的狀態(tài)。

3.2 擴(kuò)孔法

擴(kuò)孔法通常與換徑法配合使用，即當(dāng)遇到塌孔后，先采用小孔徑鉆進(jìn)，當(dāng)小孔徑鉆過塌孔段后，再改用擴(kuò)孔鉆頭擴(kuò)大該塌孔段孔徑。該方法一般適用于塌孔較輕，擴(kuò)孔后即能正常鉆進(jìn)的鉆孔。

3.3 注漿造壁法

由于漿液在巖石裂隙中的擴(kuò)散范圍受注漿壓力、漿液性質(zhì)、巖石裂隙發(fā)育程度及施工工藝等多種因素的影響，因此施工中要掌握好各種因素的影響，采取合理的方法及措施。漿液一般采用#425普通硅酸鹽水泥，水灰比0.6～0.8∶1，當(dāng)鉆孔內(nèi)有水時(shí)注漿壓力控制為水壓的2.5～3.5倍，當(dāng)鉆孔內(nèi)無水時(shí)可根據(jù)鉆孔進(jìn)漿量和泥漿泵上漿量確定。待注漿造壁后一般不少于8h的凝固期，其后進(jìn)行掃孔鉆進(jìn)。

3.4 干掏法

當(dāng)鉆探遇黏土層或斷層破碎帶，塌孔嚴(yán)重?zé)o法使用沖洗液鉆進(jìn)時(shí)，則可采用打眼干掏法，要確保鉆進(jìn)壓力小、快轉(zhuǎn)速、慢進(jìn)尺、勤提鉆，反復(fù)多次，效果明顯。

另外，在鉆探過程，還可能使用到套管跟進(jìn)法和巖土凍結(jié)法等，需要根據(jù)不同的情況進(jìn)行科學(xué)合理的分析，采用正確的處理方法。

4 結(jié)束語

塌孔事故雖然極易發(fā)生，但只要在發(fā)生事故后準(zhǔn)確判斷塌孔的位置、塌孔段巖石性質(zhì)、塌孔程度等情況，采取正確恰當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行處理，即可及時(shí)排除事故，實(shí)現(xiàn)正常鉆探。

[1]任金武.煤礦坑道鉆探塌孔原因分析及防治[J].煤，2012,21(10):39-40.

(本文責(zé)編：齊琳)

祝仰奎(1975—)男，山東鄆城人，工程師，從事煤礦地質(zhì)防治水方面的工作(E-mail:945227772qq.com)。

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1674-1951(2017)11-0065-01

2017-09-11；

2017-11-10