當前煤田地質鉆探技術存在的問題與應對策略

周 輝

(湖南省煤田地質局第二勘探隊，湖南 株洲 412003)

煤炭對于我國經濟發展的意義重大，但因受到煤田地質的特殊構造以及煤礦石的完整性和力學性質等諸多因素的影響，對煤田的地質鉆探技術性的要求也就相對較高［1］。如果對于鉆探技術中存在的問題不能及時找到解決對策，那么在地質鉆探的實際操作中，則可能引起重大安全事故，造成嚴重經濟損失和人員傷亡，因此對于現階段鉆探技術中存在的各類問題必須加以重視，這也是提高我國煤田地質鉆探質量水平的關鍵。

一、煤田地質鉆探技術中存在的問題

(一)水敏性地層護壁問題

煤田主要是沉積巖地層和水敏性地層，而沉積巖層又較為復雜，這導致了其內部不具有平衡性的受應力。對此類地層進行鉆探則就可視為對此類地層增加重力［2］，這樣孔壁就可能垮塌或是掉塊，而水敏性地層又比較脆弱，當受到了鉆具或者是來自沖洗液的作用時，則可出現孔壁剝落超徑等現象，如果地層的含泥量較高，那么當鉆探時，就可能造成孔壁膨脹，出現縮徑以及剝落超徑等情況，因此應用于煤田的鉆探技術需要針對此類問題進行不斷完善。

(二)地質鉆探中的孔內事故

孔內事故的生成原因可能為自然因素與人為因素，而單純自然因素較為少見，更多是人為因素所致，人為因素通常是因施工人員沒有根據相關技術規范，且沒有結合現場實際進行操作，進而導致孔內事故的生成。包括鉆具折斷、鉆頭掉落、巖層芯擠夾、異物掉入鉆孔都可引發事故，而這些事故都是人為所致［3］。自然因素主要是指因巖層本身的客觀因素所造成的事故，此類客觀因素及突發狀況均無法有效預測，所以說對于自然事故難以有效預防。總之，在鉆探技術中應盡量避免自然事故與人為事故所造成的孔內施工，以此提高鉆探工作實效。造成人為孔內事故問題的因素主要分為以下幾點:

1.鉆探時未按照鉆探相關技術規范

鉆探施工前，需對煤田周邊環境、井上各個部位以及孔中的狀況等多個方面進行實地勘察，通過近年來的煤田鉆探事故不難看出，發生事故的煤田鉆探工程往往均忽視了此項工作環節，由此可以看出其性質的重要性。例如如果施工人員對扶把施工前，沒有對孔內上水情況進行勘察，在實際操作中，如果水泵的上水情況較差，水量不夠充足，接口部位的磨損也較為嚴重，甚至出現了跑水等嚴重情況，那么則以及出現不能將沖洗液完全從孔底返回的情況，極易出現燒鉆事故［4］。如果鉆孔中的上巖層沒有事先勘察，然而其較為松散，那么則可能會在施工中出現坍塌等事故，又如當維修進水泵的過程中，沒有把鉆具提至安全范圍，那么則可能出現埋鉆等事故。

2.缺乏安全意識

管理人員在施工中，需要對技術進行嚴格監管，而個別管理人員因缺乏足夠的安全意識，在實際施工中，沒有依照相關技術規范對施工操作人員的施工技術進行嚴格監察，同時施工中的安全措施也缺少充足的準備，也沒有實現對可能出現的事故進行預測，如果遇到比較嚴重的情況，也因缺乏足夠的準備，導致沒有相應的技術及設備進行技術支撐，也就無法進行有效補救。當事故生成后，也沒對事故的產生因素以及補救措施等進行科學分析，從而也就不能從中得到經驗，這也導致類似的事故層出不窮。

3.人員的技術知識缺乏專業深度

人員是施工的直接操作者，因此其技術的掌握程度對于施工的實效有著直接影響。如果施工人員沒有足夠資歷，并沒有過硬技術，那么也就不能對施工缺陷進行提前預測，更無法辨別施工缺陷，也就不能保證補救的及時性［5］。對近年來的煤田事故中，常有因施工人員缺乏足夠經驗，導致本可以預防的事故，因得不到及時處理而最終變得十分嚴重，難以收拾，這也是造成孔內事故的重要成因。

4.缺乏質量過硬的設備與材料作為技術支撐

具備先進技術的同時，必須有質量過硬的設備及材料才能保證技術的有效實施，然而在實際施工中，如果沒有對施工所用設備、材料進行進場前的嚴密監測，那么在施工中也就不能保證進場的所有設備和材料質量都能符合技術要求。如果設備與材料在施工中因質量問題導致強度降低或受到損壞，那么施工質量也就會大大降低。

5.孔內地質條件因素

因巖層缺少相對的穩定性，在鉆探過程中特別容易出現掉塊、漏水與返水等情況。例如流沙層，這種巖層比較后，且傾斜角大，破碎較多，容易出現孔內施工，因此在施工技術工藝編制前，需要先進行充分的地質環境勘察，充分預測此地區的地質情況，提前對于可能出現的事故做好預防，這樣可有效規避此類因地質因素造成的孔內事故［6］。

二、針對媒體地質鉆探技術問題提出的應對措施

(一)水敏性地層護壁問題

當遇到此類情況時，應在這類地層中注入適量泥漿比重，使其于孔壁表面處形成一層嚴密水泥皮，以此有效控制粘土的吸水膨脹性能，這樣以來不但可使泥漿失水量得到有效削弱，還能減少井壁坍塌事故風險。

(二)孔內事故問題的應對措施

因孔內事故多種多樣，具體的應對措施應當結合事故情況來制定，因每種事故類型和性質都有很大差別，所以不同事故的應對措施也都不盡相同，我們將常用孔內事故應對技術分成幾下幾種，根據事故類型選取不同應對措施，具體有a.撈，此種應對技術主要是利用不同型號的矢錐來打撈孔中的鉆具，以此處理鉆具折斷等事故。b.提，此種應對技術主要針對卡鉆、埋鉆以及擠夾等類事故，當在實際施工中，出現此類事故后，鉆具需將提升力提高，以此進行上提。C.串，此種技術主要針對因孔內掉塊而造成的擠壓事故，具體措技術施是在發生事故時，反復上下提動鉆具。D.掃，當鉆具僅能于孔中某個區域進行來回活動，局限在此范圍中，此種情況時，我們可反復擺動鉆具，將孔中的卡擠物掃碎，或是當發生卡擠時，可以采用掃和提相結合的方式［5］。e.沖，此種方式是針對當出現埋鉆時，可以沖洗液進行循環沖洗，以此將障礙物排除。f.打，如果淺孔或是深孔中的淺部塊發生擠夾時，可通過此種方式減少或降低鉆具周邊的擠壓力，這主要是通過吊錘敲打，使鉆具生產震動力，從而通過震動力的影響，使鉆具出現松動。2g.頂，此種技術是當出現孔內事故，而以上方式都不能起到有效作用時，可采用此種方法，具體是通過油壓千斤頂，將鉆具向上拔提。h.反，此種方法是將孔中出現事故的鉆桿分批分次取出，這也為防治接下來的事故做好基礎，此種方式采用的主要工具即為反絲鉆具［7］。i.割，此技術是針對粗徑鉆具事故的有效處理方式，如果進行了反取操作，當上部鉆桿進行完成反取后，采取這種方式。j.劈，此種技術是將事故中巖芯管與鉆具通過環狀的割塊鉆頭進行劈開操作，并分割套取。即使劈這種方會比割的處理時間更快，但也有包括安全性在內的一定缺陷。K.套，當出現事故，先通過反取操作進行處理，而對那些埋在土層中的粗徑鉆探工具還需擴孔套取，選用的鉆具需稍大一號，與薄壁合金鉆頭相連接，并將其取出。

三、結束語

因煤炭資源對于我國的重要意義，在煤田地質的鉆探中，必須保證具有高效的鉆探技術，以此避免如水敏地層護壁以及孔內事故等影響工程的事件發生，不斷提升鉆探質量。在鉆探施工前，需對煤田周邊環境、井上各個部位以及孔中的狀況等多個方面進行實地勘察，此外還需強化施工人員的技術水平，與設備和材料的質量。對于各類事故，采取有針對性的技術措施應對，以此不斷提高鉆探質量。

［1］冉恒謙，張金昌，謝文衛.地質鉆探技術與應用研究［J］.地質學報，2011(11).

［2］武永青.甘肅邵寨南井田煤層地質環境研究［D］.蘭州:蘭州大學，2013.

［3］陳寧.福建悠遠礦區破碎地層繩索取心技術分析 ［J］.中國煤炭地質，2010(12).

［4］張金昌.地質巖心鉆探技術及其在資源勘探中的應用［J］.探礦工程，2011(8).

［5］ LIS，PURDYCC.MaximumHorizonta1StressandWe11bore Stabi1ityWhi1eDri11ing:Mode1ingandCaseStudy01/01/2010［C］.SocietyofPetro1eumEngineers，2010.

［6］董樹文，李廷棟.SinoProbe——中國深部探測實驗 ［J］.地質學報，2011(7).

［7］盧采田.煤田地質鉆探中水敏性地層護壁問題及解決辦法［J］.西部探礦工程，2010(6).