對煤下鋁地質鉆探中施工技術的淺談

王旭

摘 要：隨著國家科技的進步和發展，地質鉆探技術也有了長足的進步，本文介紹了在煤下鋁地質特征情況下鉆探施工中的，施工工藝，施工技術等及在煤下鋁地質鉆探施工中遇到的一些實際鉆探技術分析與淺談。

關鍵詞：煤下鋁 鉆探施工技術 采空區

中圖分類號： P634 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）01（a）-0000-00

一、技術標準和要求

1.1技術標準

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

6、《固體礦產勘查原始地質編錄規程》（DZ/T0078-2015）；7、《礦區水文地質工程地質勘探規范》（GB/T12719—1991）；8、《鋁土礦、冶鎂菱鎂礦地質勘查規范》（DZ/T 0202—2002）；9、《固體礦產/儲量分類》（GB/T17766—1999）；10、《固體礦產勘查/礦山閉坑地質報告編寫規范》（DZ/T0033—2002）。

2、施工技術工藝

主要施工方法

（1）鉆進方法：

根據礦區地層、斷層、裂隙發育情況、巖礦物理力學性質及巖石可鉆性等綜合考慮，本礦區將采用繩索取心金剛石鉆進工藝和方法，開孔可鋪以金剛石復合片或合金鉆進。

（2）金剛石繩索取心鉆進技術是目前比較成熟的一種先進的施工工藝方法，實踐證明采用金剛石繩索取心鉆進方法及鉆具能夠保證鋁土礦類巖礦心采取率達到95%以上，巖礦心的代表性和真實性較好，完全能滿足鋁土礦施工地質要求，且有利于增加純鉆時間、減輕勞動強度，提高鉆進效率、縮短工期。

3.鉆遇采空區的施工工藝

因有些煤層已采完形成了采空區，存有大量老窯水，若處理不得當，會與下部作業面貫通，造成淹井事故。在該礦區有多個含水層，有些為承圧水，鉆孔與透水層打通時也會造成淹井事故。

采空區鉆孔結構：一般采用前述中圖1三級鉆孔結構成孔或更多級鉆孔結構成孔，如采用Ф133-Ф114-Ф96成孔。

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

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

4、應對涌水時的技術措施

在鉆進過程中，發現漏水或涌水，要及時采取堵漏措施；每一層段鉆穿后，要及時注漿或下入套管。

4.1對于嚴重漏水或涌水的破碎坍塌孔段，煤系地層，要下入套管；下入套管后要及時固井，按規定操作，保證固井質量。

4.2套管下入的深度和長度要科學合理

為預防煤礦開采后，地層應力釋放，擾動范圍較大，引起塌陷，套管除隔離煤系外，還應隔離上下擾動地層。

5、鉆孔護壁堵漏

非固結硬化的堵漏漿液

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，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間才能有效。

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

③凍膠泥漿及其他結構，泥漿。泥漿中加入水泥、氯化鈣、水玻璃等結構形成劑，配成的高粘度凍膠狀膏漿，靜止后能形成強度不高的凝結物，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、乙二醛作交聯劑與水泥漿混合進行交聯堵漏也獲得明顯效果。

6、破碎帶復雜地層護壁堵漏措施

（1）鉆進護壁、沖洗液量：

地表第四系地層必須用優質泥漿鉆進護壁，進入基巖地層后采用植物膠低固相泥漿或無固相化學沖洗液鉆進， 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可調節，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壁作用。該沖洗液主要用于裂隙較發育和易坍塌的破碎帶復雜地層，特別適用于繩索取心鉆進。沖洗液量可由下式估算： Q=3.14m（D2h-h2）v/4 m3/s（m—由于孔徑不規則，上返速度不均勻的系數，一般取m=1.03-1.1；Dh—最大鉆孔直徑或孔口管內徑，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）。

施工區內由于構造影響，遇破碎帶地層坍塌嚴重時，需用速凝早強地勘水泥進行封堵后（水灰比0.5～0.6），或配合套管護壁鉆進。

遇破碎坍塌地層，需使用護壁防塌泥漿鉆進，護壁防塌泥漿配方為：10-15%鈉土 + 2%高粘防塌劑+ 2%廣譜護臂劑+ 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，控制和限制回次進尺、轉速、鉆壓，以提高并保證巖礦心采取率。

本項目要求，一般巖心采取率不低于70%，在礦層上下3m-5m的頂底板巖心采取率及礦層采取率不得低于80%，對厚度較大的礦體，要求連續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不到80%，下回次進尺必須減少，一般控制在0.5m左右，并相應檢查取心鉆具，調整鉆進參數。若礦心采取率在兩個回次內均未達到80%，必須補采，并準確丈量孔深，報表登記。

（3）保證鉆孔軌跡的措施：

鉆機地梁擺放水平周正，鉆機安裝穩定、牢固，保證鉆機立軸方向與設計一致。

在巖石換層或軟硬不均時，及時調整鉆進參數，如采取輕壓慢鉆方式，在進入下層1.0m之后，再采用常規鉆進參數。

使用XP-2測斜儀器按要求及時測斜，斜孔深度大于100m的鉆孔，每50m測斜一次，在開鉆后25m時需加測一次彎曲度，以測斜數據驗證鉆進參數，指導鉆進。依規范規定，斜孔鉆孔頂角的最大允許彎曲度在100m間距內不得超過30。 鉆孔頂角的最大彎曲度隨孔深可累加計算。

（4）原始班報記錄必須專人填寫，做到及時準確、詳細、整潔，每天核對簽字，發現錯誤及時修正。巖礦心采取之后，在巖心箱內要嚴格按順序整齊擺放，及時編號，不得重復編號，按每回次填寫巖心票做好巖心隔離，以便編錄查對，巖心箱應用紅漆標識，并將巖心箱存放在防雨帳篷內，鉆孔結束后及時移交入庫；

所有測量工具如測斜儀、鋼尺等在進入現場前應校準并標識；每100m丈量鉆桿一次，孔深誤差率控制在1‰以內，若超差應進行處理，見礦前必須進行孔深測量；井深驗證時，鋼卷尺經檢定合格，其刻度準確、清楚、丈量機上余尺時應停止立軸回轉，基準點必須一致。

7、確保封孔質量的措施

封孔質量與采空區的施工質量同等重要，若封孔質量差，采掘作業到施工孔位時會與采空區或含水層構成水力聯系，造成淹井事故。

鉆孔結束后應按地質封孔設計書要求及時用P0 32.5R及以上標號合格水泥封孔，泥漿施工鉆孔應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；封孔時應根據實際情況選擇泵送注入水泥漿的方法，注漿過程不能中斷；用套管護壁的鉆孔，應先封好套管下部各封閉段后再起撥導管，封孔過程中，嚴禁弄虛作假。封孔完成后應填寫封孔記錄，并在孔口留下水泥樁標識。

鉆孔結束后三天內，根據檔案管理要求，填好鉆孔技術檔案。

嚴格按照鉆探工程六項質量指標檢查驗收，對質量問題采取有效的補救措施，但孔斜及其它質量問題不允許鉆孔終孔后補救，否則，造成廢孔時須重新施工。

8、資料成果保護措施

本工程資料成果保護為鉆孔資料、巖心保護等。

8.1加強相關人員對地質鉆孔資料、巖心等資料成果保護的教育，增強規范性認知。

8.2鉆孔施工嚴格按《巖心鉆探規程》進行，確保各工序質量合格。

8.3鉆孔施工工序參照《地質勘查鉆孔質量管理要求及質量檢查、驗收標準》進行。

8.4做好巖心保護工作，及時入箱按順序編錄，保證巖心及時入庫保管。