探討地質(zhì)深孔鉆探技術(shù)與管理

萬(wàn)金緒

摘要：煤炭資源作為一種國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)過(guò)程中的基礎(chǔ)性的能源，在開(kāi)展各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮了重要的作用。煤田地質(zhì)超深孔鉆探作為重要的對(duì)煤炭地 質(zhì)情況和煤炭?jī)?chǔ)量進(jìn)行勘察的工作，其鉆探工藝對(duì)煤炭企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)效益有直接影響。但是根據(jù)實(shí)際情況分析，我國(guó)煤田鉆探還存在相關(guān)問(wèn)題，對(duì)煤田 的鉆探效率造成嚴(yán)重影響，所以有必要對(duì)煤田鉆探工藝加強(qiáng)研究，使煤田的鉆探效率得到有效的提升。本文分析了煤田地質(zhì)超深孔鉆探施工過(guò)程中的問(wèn)題 和技術(shù)措施及工藝過(guò)程，提出了提升鉆進(jìn)效率的措施和方法，僅供參考。

關(guān)鍵詞：煤田地質(zhì);深孔;鉆探技術(shù)

1.地質(zhì)鉆探技術(shù)的意義和作用

地質(zhì)鉆探項(xiàng)目可以分為文物勘察鉆探、地?zé)徙@探、石油鉆探、地質(zhì)鉆 探、水文水井鉆探、工程勘察等等。我國(guó)是一個(gè)幅員遼闊的國(guó)家，具有非 常豐富的礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量，在開(kāi)發(fā)礦山資源方面，地質(zhì)鉆探技術(shù)起到了至關(guān) 重要的作用。隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，不斷發(fā)展和革新的地質(zhì)鉆探技術(shù) 在改良分析堿性土壤、土地滑坡預(yù)防、勘測(cè)礦產(chǎn)資源以及勘測(cè)地下水等方 面都起到了積極的作用，尤其是在合理開(kāi)發(fā)資源和保護(hù)環(huán)境方面，地質(zhì)鉆 探技術(shù)也起到了越來(lái)越強(qiáng)烈的影響作用。因此，現(xiàn)階段，地質(zhì)勘測(cè)技術(shù)水 平的有效提升，地質(zhì)鉆探技術(shù)應(yīng)用范圍的有效拓寬，如何使高效開(kāi)發(fā)的現(xiàn) 實(shí)資源與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展保持同步看，是當(dāng)下每一位地質(zhì)工作者都要研究 和思考的新課題。

2.煤田地質(zhì)超深孔鉆探施工過(guò)程中的問(wèn)題和技術(shù)措施

2.1 超深孔鉆探施工過(guò)程中常見(jiàn)的問(wèn)題

（1）鉆孔取煤具有較大的難度

當(dāng)前隨著煤田地質(zhì)鉆孔深度的逐漸增加，既為地質(zhì)勘查創(chuàng)造了便利條 件，又更加明確了煤炭資源的分布情況和儲(chǔ)量。根據(jù)相關(guān)報(bào)道可知，國(guó)內(nèi) 許多水文地質(zhì)探測(cè)隊(duì)的平均鉆孔深度都能達(dá)到 1800—2000m 之間，部分水 文隊(duì)施工的地?zé)峋疃壬踔吝_(dá)到了 4500—5000m，使當(dāng)前煤炭地質(zhì)勘查的 需求得到有效滿足;但同時(shí)超深鉆孔也會(huì)加大取煤工作的難度，特別是在 煤系地層的鉆井施工中，因?yàn)槭茔@孔空間的制約，在深層地質(zhì)探測(cè)中只能 采用一些探測(cè)儀表，加上煤層不同其結(jié)構(gòu)和分層情況也存在著較大的不同，因此超深孔鉆探施工中首先需要考慮如何保證探測(cè)儀表和取樣都具有一定 的代表性。

（2）在鉆井過(guò)程中有漏失鉆井液的情況

隨著鉆井深度的逐漸增加，鉆機(jī)會(huì)依次在多個(gè)地質(zhì)層穿過(guò)，當(dāng)其穿過(guò) 巖石覆蓋層，進(jìn)入漏失層時(shí)，鉆孔液壓柱很可能會(huì)因?yàn)榈叵聣毫Φ耐蝗粶p 小而出現(xiàn)下降的現(xiàn)象，導(dǎo)致鉆孔液壓柱的孔壁在外力的作用下其內(nèi)部液體 會(huì)發(fā)生泄漏，進(jìn)而對(duì)鉆機(jī)周圍土層產(chǎn)生較大的抽吸作用，嚴(yán)重的話可能會(huì) 導(dǎo)致局部土層發(fā)生坍塌，進(jìn)而發(fā)生鉆孔事故，如 2018 年伊犁察布查爾縣梧 桐溝煤田詳查項(xiàng)目 ZK5-3 鉆孔在鉆孔施工過(guò)程中，當(dāng)鉆孔在粗砂巖的破碎 漏失層鉆進(jìn)時(shí)，因?yàn)殂@井液嚴(yán)重泄漏導(dǎo)致鉆孔出現(xiàn)坍塌情況，造成 1200m 鉆具掩埋，后經(jīng)返鉆事故處理，鉆孔報(bào)廢，800m 鉆具留在孔內(nèi)，鉆孔重新 施工，這樣不僅對(duì)勘查工作的正常進(jìn)行造成影響，還使鉆井材料造成嚴(yán)重 的損失。

2.2 采取的地質(zhì)鉆探技術(shù)措施

（1）對(duì)鉆井液做好儲(chǔ)備

在勘測(cè)煤田地質(zhì)鉆孔時(shí)，如果鉆孔的深度超過(guò) 1500m，則很容易產(chǎn)生 漏失情況。根據(jù)其技術(shù)層面分析，是可以對(duì)漏失現(xiàn)象的危害進(jìn)行有效的控 制的，即只要采取合理的保護(hù)措施，便能控制因漏失導(dǎo)致的土層坍縮影響 在最小的范圍之內(nèi)。其中運(yùn)用儲(chǔ)備的鉆井液回灌鉆孔便是一種有效的保護(hù) 措施，它的作用原理是，在鉆井液發(fā)生漏失的時(shí)候，及時(shí)用儲(chǔ)備的鉆井液 回灌鉆孔，使鉆孔的內(nèi)外壓力在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到平衡，同時(shí)快速上拉鉆具，使因鉆井液出現(xiàn)漏失而可能埋沒(méi)鉆具的危險(xiǎn)得到有效的避免。

（2） 在其向硬度相對(duì)較大的基巖層鉆進(jìn)時(shí)，提前把套管下入。在鉆孔 的施工中套管的作用有：在基巖層表面實(shí)施的鉆孔施工，可使鉆機(jī)設(shè)備的 鉆孔壓力得到降低;同時(shí)套管還有相應(yīng)的保護(hù)功能，可使因漏失導(dǎo)致的地 下土層坍縮問(wèn)題得到有效降低，為施工提供了安全保障。

3.煤田地質(zhì)超深孔鉆探技術(shù)

3.1 反循環(huán)式鉆探技術(shù)

水力反循環(huán)和空氣反循環(huán)是反循環(huán)鉆探技術(shù)主要包括的兩大類，根據(jù) 不同的循環(huán)介質(zhì)來(lái)進(jìn)行不同的選擇。泥漿或者是水之類的是水力反循環(huán)鉆 探技術(shù)的循環(huán)介質(zhì)，其工作的原理就是將泥漿或水傳送到孔底，得到柱狀 的巖心就必須通過(guò)取芯鉆頭，這樣可以隨著鉆頭將巖心送達(dá)到地面?？諝夥囱h(huán)鉆探技術(shù)的工作原理就是空氣會(huì)通過(guò)雙臂鉆桿外管送到孔底，從而 產(chǎn)生空氣膨脹，產(chǎn)生對(duì)孔底潛孔錘的沖擊力，從而使得潛孔錘劇烈的撞擊 孔底巖石，從而導(dǎo)致巖石剝落。這樣，鉆桿在回到地面之后必然會(huì)捎帶一 些剝落的巖石，研究這些巖石就可以獲取一些數(shù)據(jù)或資料?？諝夥囱h(huán)技 術(shù)由于成本低、勞動(dòng)強(qiáng)度低的優(yōu)點(diǎn)非常適用于新疆部分干旱缺水的地區(qū)，但是這種技術(shù)只能獲取巖石的碎屑，無(wú)法真正的代表整個(gè)底層的結(jié)構(gòu)。

3.2 液動(dòng)潛孔錘鉆探技術(shù)

就我國(guó)現(xiàn)階段的科學(xué)技術(shù)來(lái)講，液動(dòng)潛孔錘鉆探技術(shù)是比較先進(jìn)的，其工作原理就是液動(dòng)潛孔錘子的工作使由沖洗液帶動(dòng)起來(lái)的，沖洗液給潛 孔錐施加壓力的過(guò)程中，潛孔錘接收到的能量就會(huì)傳送給鉆頭，這樣鉆頭 在猛烈撞擊巖石的過(guò)程中就會(huì)產(chǎn)生有節(jié)奏的沖擊負(fù)荷，從而獲得巖石的樣 品。泥漿泵是最好的傳送沖洗液的工具，以回轉(zhuǎn)鉆探技術(shù)為基礎(chǔ)，液動(dòng)潛 孔錘鉆探技術(shù)菜得以發(fā)展起來(lái)，在回轉(zhuǎn)力和沖擊力的共同作用下，提高了 設(shè)備的鉆進(jìn)性能，降低了打孔的成本。與此同時(shí)，液動(dòng)潛孔錘鉆探技術(shù)可 以充分利用脆性大、抗剪強(qiáng)敵低等巖石的特點(diǎn)，即便是相對(duì)復(fù)雜的鉆探工 作也可以很好地完成。液動(dòng)潛孔錘鉆探技術(shù)需要不停地撞擊，是一種高頻 作業(yè)，適用于抗剪強(qiáng)度低、脆性大、硬度大等地質(zhì)環(huán)境。

3.3 組合鉆探技術(shù)

組合鉆探技術(shù)實(shí)際上就是充分結(jié)合液動(dòng)潛孔鉆探技術(shù)、繩索取心鉆探 技術(shù)與反循環(huán)鉆探技術(shù)，這三種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)得到最大化的利用，這也是為 什么組合鉆探技術(shù)可以有更加廣闊的適用范圍的原因。根據(jù)實(shí)際情況諸如 地質(zhì)、地層鉆探要求的不同來(lái)選擇最恰當(dāng)?shù)氖┕ぜ夹g(shù)，這樣不僅可以使得 成本和勞動(dòng)強(qiáng)度大幅度的降低，同時(shí)也大大提供提高了鉆探的工作效率。該技術(shù)早就應(yīng)用在新疆等地區(qū)，與以往的技術(shù)相比，能夠使作業(yè)效率增加 到 5 倍之上，還能減少施工成本，在國(guó)內(nèi)具有十分廣闊的應(yīng)用前景。

4.提升鉆探技術(shù)的管理措施

4.1 建立完善的地質(zhì)鉆探安全施工管理體系

在地質(zhì)鉆探工程中，管理人員應(yīng)建立完善的地質(zhì)鉆探管理制度，能夠 從以下幾個(gè)方面著手：首先，應(yīng)當(dāng)建立完善的施工管理制度條例，進(jìn)而做 到對(duì)施工中的行為進(jìn)行規(guī)范，其次，還應(yīng)當(dāng)建立相應(yīng)的安全管理制度，進(jìn) 而保證地質(zhì)鉆探工作的正常進(jìn)行。再者，還應(yīng)當(dāng)不斷強(qiáng)化管理人員的安全 管理意識(shí)，樹(shù)立安全管理理念。最后，還可以設(shè)置相應(yīng)的獎(jiǎng)罰措施，從能 動(dòng)性上提高地質(zhì)鉆探技術(shù)的整體安全管理積極性。

4.2 地質(zhì)鉆探機(jī)械設(shè)備管理

保障地質(zhì)鉆探機(jī)械設(shè)備是地勘施工的重中之重，加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的管理對(duì) 于地質(zhì)鉆探施工中的安全管理有著積極的推動(dòng)作用。設(shè)備管理主要表現(xiàn)在 以下幾個(gè)方面：在進(jìn)行設(shè)備選購(gòu)時(shí)，應(yīng)當(dāng)盡可能選擇高質(zhì)量且滿足相關(guān)規(guī) 范的設(shè)備。在設(shè)備的日常管理中，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)在設(shè)備維護(hù)方面的投入，經(jīng)常 對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)檢修，可以大幅度提升設(shè)備的使用年限，降低設(shè)備出現(xiàn)故 障的概率，一方面可以避免出現(xiàn)因?yàn)樵O(shè)備問(wèn)題而導(dǎo)致工程逾期的現(xiàn)象，另 一方面也有助于降低施工成本。

結(jié)語(yǔ)：

鉆探技術(shù)作為工程勘察中的一項(xiàng)十分復(fù)雜的技術(shù)，在實(shí)際工程中被大 量的應(yīng)用，根據(jù)地質(zhì)條件的不同，根據(jù)實(shí)際情況的不同，工程人員應(yīng)該確 保選擇鉆探技術(shù)的科學(xué)性和合理性，這樣才能夠使方法與設(shè)備得到有效的 統(tǒng)一，通過(guò)采取有效的措施，使鉆探的質(zhì)量得到進(jìn)一步提升。

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