對(duì)煤下鋁地質(zhì)鉆探中施工技術(shù)的淺談

王旭

摘 要：隨著國家科技的進(jìn)步和發(fā)展，地質(zhì)鉆探技術(shù)也有了長足的進(jìn)步，本文介紹了在煤下鋁地質(zhì)特征情況下鉆探施工中的，施工工藝，施工技術(shù)等及在煤下鋁地質(zhì)鉆探施工中遇到的一些實(shí)際鉆探技術(shù)分析與淺談。

關(guān)鍵詞：煤下鋁 鉆探施工技術(shù) 采空區(qū)

中圖分類號(hào)： P634 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）01（a）-0000-00

一、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和要求

1.1技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

1、《固體礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范總則》 GB/T13908-2002；2、《地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測量規(guī)范》GB/T18341-2001；3、《鉆探、井、槽探操作規(guī)程》YS 5208-2000；4、《巖芯鉆探規(guī)程》（DZ/0227-2010）；5、《地質(zhì)勘查鉆探巖礦心管理通則》DZ/T0032-1992

6、《固體礦產(chǎn)勘查原始地質(zhì)編錄規(guī)程》（DZ/T0078-2015）；7、《礦區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘探規(guī)范》（GB/T12719—1991）；8、《鋁土礦、冶鎂菱鎂礦地質(zhì)勘查規(guī)范》（DZ/T 0202—2002）；9、《固體礦產(chǎn)/儲(chǔ)量分類》（GB/T17766—1999）；10、《固體礦產(chǎn)勘查/礦山閉坑地質(zhì)報(bào)告編寫規(guī)范》（DZ/T0033—2002）。

2、施工技術(shù)工藝

主要施工方法

（1）鉆進(jìn)方法：

根據(jù)礦區(qū)地層、斷層、裂隙發(fā)育情況、巖礦物理力學(xué)性質(zhì)及巖石可鉆性等綜合考慮，本礦區(qū)將采用繩索取心金剛石鉆進(jìn)工藝和方法，開孔可鋪以金剛石復(fù)合片或合金鉆進(jìn)。

（2）金剛石繩索取心鉆進(jìn)技術(shù)是目前比較成熟的一種先進(jìn)的施工工藝方法，實(shí)踐證明采用金剛石繩索取心鉆進(jìn)方法及鉆具能夠保證鋁土礦類巖礦心采取率達(dá)到95%以上，巖礦心的代表性和真實(shí)性較好，完全能滿足鋁土礦施工地質(zhì)要求，且有利于增加純鉆時(shí)間、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高鉆進(jìn)效率、縮短工期。

3.鉆遇采空區(qū)的施工工藝

因有些煤層已采完形成了采空區(qū)，存有大量老窯水，若處理不得當(dāng)，會(huì)與下部作業(yè)面貫通，造成淹井事故。在該礦區(qū)有多個(gè)含水層，有些為承圧水，鉆孔與透水層打通時(shí)也會(huì)造成淹井事故。

采空區(qū)鉆孔結(jié)構(gòu)：一般采用前述中圖1三級(jí)鉆孔結(jié)構(gòu)成孔或更多級(jí)鉆孔結(jié)構(gòu)成孔，如采用Ф133-Ф114-Ф96成孔。

開孔Ф133mm，下Ф127mm井口管，換Ф114口徑鉆進(jìn)，穿過采空區(qū)后下入Ф108mm套管（或下飛管）封閉，換Ф96mm口徑鉆進(jìn)至終孔，從而滿足招標(biāo)文件對(duì)口徑的要求，封孔時(shí)套管或飛管不得拔出。

施工中如果以Ф114mm開孔，Ф96mm鉆進(jìn)時(shí)偶遇采空區(qū)，則需首先鉆穿采空區(qū)，然后用Ф114鉆頭擴(kuò)孔至采空區(qū)底部2m左右，下入Ф108mm飛管隔離采空區(qū)，再換Ф96口徑鉆進(jìn)至終孔。飛管長度要大于采空區(qū)高度4-6m，飛管安裝要求是保證采空區(qū)下部有2m，上部不少于2-3m。

4、應(yīng)對(duì)涌水時(shí)的技術(shù)措施

在鉆進(jìn)過程中，發(fā)現(xiàn)漏水或涌水，要及時(shí)采取堵漏措施；每一層段鉆穿后，要及時(shí)注漿或下入套管。

4.1對(duì)于嚴(yán)重漏水或涌水的破碎坍塌孔段，煤系地層，要下入套管；下入套管后要及時(shí)固井，按規(guī)定操作，保證固井質(zhì)量。

4.2套管下入的深度和長度要科學(xué)合理

為預(yù)防煤礦開采后，地層應(yīng)力釋放，擾動(dòng)范圍較大，引起塌陷，套管除隔離煤系外，還應(yīng)隔離上下擾動(dòng)地層。

5、鉆孔護(hù)壁堵漏

非固結(jié)硬化的堵漏漿液

這類漿液大都是各種類型的泥漿，加有惰性充填材料的泥漿，主要用于輕微漏失。

①稠泥漿。稠泥漿靜止時(shí)，巖粉和粘土沉淀，堵塞漏失通道，減小或消除漏失，一般需靜止沉淀一天以上時(shí)間才能有效。

②高粘高切低密度泥漿。用優(yōu)質(zhì)膨潤土造漿，加增粘及降失水用高聚物，以致密堅(jiān)韌的泥皮封閉微裂隙。

③凍膠泥漿及其他結(jié)構(gòu)，泥漿。泥漿中加入水泥、氯化鈣、水玻璃等結(jié)構(gòu)形成劑，配成的高粘度凍膠狀膏漿，靜止后能形成強(qiáng)度不高的凝結(jié)物，以減小或消除漏失。

④聚丙烯酰胺泥漿。利用未水解聚丙烯酰胺起完全絮凝的原理，以絮凝物堵塞漏失通道，從而減小或消除漏失。

⑤加有惰性充填材料的泥漿。泥漿中加入各種形狀的惰性充填材料，以充填材料堵塞漏失通道，從而消除漏失。

典型堵漏泥漿配方

漿液配方為：聚丙烯酰胺1%～1.5%，水泥0.75%～1.5%，貝殼渣3%～5%（其中0.075～0.5mm占20%，0.5～5mm占20%，5～15mm占60%）。200萬的聚丙烯酰胺、三氯化鐵、乙二醛作交聯(lián)劑與水泥漿混合進(jìn)行交聯(lián)堵漏也獲得明顯效果。

6、破碎帶復(fù)雜地層護(hù)壁堵漏措施

（1）鉆進(jìn)護(hù)壁、沖洗液量：

地表第四系地層必須用優(yōu)質(zhì)泥漿鉆進(jìn)護(hù)壁，進(jìn)入基巖地層后采用植物膠低固相泥漿或無固相化學(xué)沖洗液鉆進(jìn)， 植物膠低固相泥漿或無固相沖洗液的性能在一定的范圍內(nèi)可調(diào)節(jié)，與清水相比有較好的攜帶巖削和懸浮巖削的能力，它可在孔壁上形成薄膜而起護(hù)壁作用。該沖洗液主要用于裂隙較發(fā)育和易坍塌的破碎帶復(fù)雜地層，特別適用于繩索取心鉆進(jìn)。沖洗液量可由下式估算： Q=3.14m（D2h-h2）v/4 m3/s（m—由于孔徑不規(guī)則，上返速度不均勻的系數(shù)，一般取m=1.03-1.1；Dh—最大鉆孔直徑或孔口管內(nèi)徑，m；d—鉆桿外徑，m；V—上返速度，一般取0.5-0.8m/s；Q—沖洗液量，m3/s）。

施工區(qū)內(nèi)由于構(gòu)造影響，遇破碎帶地層坍塌嚴(yán)重時(shí)，需用速凝早強(qiáng)地勘水泥進(jìn)行封堵后（水灰比0.5～0.6），或配合套管護(hù)壁鉆進(jìn)。

遇破碎坍塌地層，需使用護(hù)壁防塌泥漿鉆進(jìn)，護(hù)壁防塌泥漿配方為：10-15%鈉土 + 2%高粘防塌劑+ 2%廣譜護(hù)臂劑+ 2%硫化褐煤樹脂。性能：比重1.1-1.15，粘度24-28s，失水量小于12ml/min。

（2）保證巖礦心采取率的措施

采取正確的鉆進(jìn)取心方法和取心工具，使用合格的金剛石繩索取心鉆具，控制和限制回次進(jìn)尺、轉(zhuǎn)速、鉆壓，以提高并保證巖礦心采取率。

本項(xiàng)目要求，一般巖心采取率不低于70%，在礦層上下3m-5m的頂?shù)装鍘r心采取率及礦層采取率不得低于80%，對(duì)厚度較大的礦體，要求連續(xù)5m-10m段平均礦體采取率不低于80%。施工工程中，若遇上回次礦心采取率達(dá)不到80%，下回次進(jìn)尺必須減少，一般控制在0.5m左右，并相應(yīng)檢查取心鉆具，調(diào)整鉆進(jìn)參數(shù)。若礦心采取率在兩個(gè)回次內(nèi)均未達(dá)到80%，必須補(bǔ)采，并準(zhǔn)確丈量孔深，報(bào)表登記。

（3）保證鉆孔軌跡的措施：

鉆機(jī)地梁擺放水平周正，鉆機(jī)安裝穩(wěn)定、牢固，保證鉆機(jī)立軸方向與設(shè)計(jì)一致。

在巖石換層或軟硬不均時(shí)，及時(shí)調(diào)整鉆進(jìn)參數(shù)，如采取輕壓慢鉆方式，在進(jìn)入下層1.0m之后，再采用常規(guī)鉆進(jìn)參數(shù)。

使用XP-2測斜儀器按要求及時(shí)測斜，斜孔深度大于100m的鉆孔，每50m測斜一次，在開鉆后25m時(shí)需加測一次彎曲度，以測斜數(shù)據(jù)驗(yàn)證鉆進(jìn)參數(shù)，指導(dǎo)鉆進(jìn)。依規(guī)范規(guī)定，斜孔鉆孔頂角的最大允許彎曲度在100m間距內(nèi)不得超過30。 鉆孔頂角的最大彎曲度隨孔深可累加計(jì)算。

（4）原始班報(bào)記錄必須專人填寫，做到及時(shí)準(zhǔn)確、詳細(xì)、整潔，每天核對(duì)簽字，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤及時(shí)修正。巖礦心采取之后，在巖心箱內(nèi)要嚴(yán)格按順序整齊擺放，及時(shí)編號(hào)，不得重復(fù)編號(hào)，按每回次填寫巖心票做好巖心隔離，以便編錄查對(duì)，巖心箱應(yīng)用紅漆標(biāo)識(shí)，并將巖心箱存放在防雨帳篷內(nèi)，鉆孔結(jié)束后及時(shí)移交入庫；

所有測量工具如測斜儀、鋼尺等在進(jìn)入現(xiàn)場前應(yīng)校準(zhǔn)并標(biāo)識(shí)；每100m丈量鉆桿一次，孔深誤差率控制在1‰以內(nèi)，若超差應(yīng)進(jìn)行處理，見礦前必須進(jìn)行孔深測量；井深驗(yàn)證時(shí)，鋼卷尺經(jīng)檢定合格，其刻度準(zhǔn)確、清楚、丈量機(jī)上余尺時(shí)應(yīng)停止立軸回轉(zhuǎn)，基準(zhǔn)點(diǎn)必須一致。

7、確保封孔質(zhì)量的措施

封孔質(zhì)量與采空區(qū)的施工質(zhì)量同等重要，若封孔質(zhì)量差，采掘作業(yè)到施工孔位時(shí)會(huì)與采空區(qū)或含水層構(gòu)成水力聯(lián)系，造成淹井事故。

鉆孔結(jié)束后應(yīng)按地質(zhì)封孔設(shè)計(jì)書要求及時(shí)用P0 32.5R及以上標(biāo)號(hào)合格水泥封孔，泥漿施工鉆孔應(yīng)清洗干凈井壁后在封孔，封孔水泥要攪拌均勻，水灰比小于0.6；封孔時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇泵送注入水泥漿的方法，注漿過程不能中斷；用套管護(hù)壁的鉆孔，應(yīng)先封好套管下部各封閉段后再起撥導(dǎo)管，封孔過程中，嚴(yán)禁弄虛作假。封孔完成后應(yīng)填寫封孔記錄，并在孔口留下水泥樁標(biāo)識(shí)。

鉆孔結(jié)束后三天內(nèi)，根據(jù)檔案管理要求，填好鉆孔技術(shù)檔案。

嚴(yán)格按照鉆探工程六項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)檢查驗(yàn)收，對(duì)質(zhì)量問題采取有效的補(bǔ)救措施，但孔斜及其它質(zhì)量問題不允許鉆孔終孔后補(bǔ)救，否則，造成廢孔時(shí)須重新施工。

8、資料成果保護(hù)措施

本工程資料成果保護(hù)為鉆孔資料、巖心保護(hù)等。

8.1加強(qiáng)相關(guān)人員對(duì)地質(zhì)鉆孔資料、巖心等資料成果保護(hù)的教育，增強(qiáng)規(guī)范性認(rèn)知。

8.2鉆孔施工嚴(yán)格按《巖心鉆探規(guī)程》進(jìn)行，確保各工序質(zhì)量合格。

8.3鉆孔施工工序參照《地質(zhì)勘查鉆孔質(zhì)量管理要求及質(zhì)量檢查、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行。

8.4做好巖心保護(hù)工作，及時(shí)入箱按順序編錄，保證巖心及時(shí)入庫保管。