探析繩索取芯施工技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

羅鄭

（河南省煤田地質(zhì)局三隊 河南鄭州 450000）

0 引言

現(xiàn)階段，隨著經(jīng)濟(jì)蓬勃以及科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，大家對礦產(chǎn)資源的需求也逐漸上漲，在一定條件下導(dǎo)致能源緊張局勢趨于惡化，而我國相關(guān)工作者正在積極探索新型礦產(chǎn)地質(zhì)勘查技術(shù)，從而為緩解能源緊張現(xiàn)狀提供有力保障。以礦產(chǎn)地質(zhì)勘查為例進(jìn)行分析，該技術(shù)能夠為其提供一定技術(shù)支持，同時亦屬于地質(zhì)勘察過程中相對核心的技術(shù)手段，但是對地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜的地層進(jìn)行鉆探時，普遍存在的情況大多表現(xiàn)為涌水、漏失以及水敏性地層與礦層坍塌等，該現(xiàn)象在某種程度上對繩索取芯技鉆探技術(shù)效率、質(zhì)量等方面產(chǎn)生嚴(yán)重影響。因此，本文主要從繩索取芯技術(shù)工作原理、設(shè)備選擇以及配置附屬機(jī)具等方面入手，對該技術(shù)相關(guān)內(nèi)容予以綜合分析，從而推動繩索取芯鉆探穩(wěn)定可持續(xù)發(fā)展[1-3]。

1 繩索取芯技術(shù)概述

1951 年期間，美國長年公司經(jīng)過一系列研究和分析首次提出繩索取芯鉆進(jìn)技術(shù)，并且將其廣泛應(yīng)用于礦床勘探、巖心鉆探等方面，隨著人們對該技術(shù)逐漸認(rèn)可和肯定，繩索取芯鉆進(jìn)技術(shù)獲得較顯著的經(jīng)濟(jì)效果。我國正式接觸繩索取芯鉆進(jìn)技術(shù)的時間為1979 年，該技術(shù)指代的內(nèi)容即在不依靠提鉆的基礎(chǔ)上，直接獲得巖心的鉆進(jìn)方法，相比傳統(tǒng)鉆進(jìn)技術(shù)，繩索取芯鉆進(jìn)技術(shù)不僅能夠全面降低工程成本、緩解孔內(nèi)事故，而且還可以加強(qiáng)鉆進(jìn)效率和質(zhì)量。

1.1 繩索取芯技術(shù)的工作原理

針對繩索取芯技術(shù)工作原理而言，具體內(nèi)容如下所述：繩索取芯中主要構(gòu)成部件即二層管，而取芯與心管分別屬于外層以及內(nèi)層裝巖心，通過上部繩索取芯鉆桿回轉(zhuǎn)方式，在一定程度上帶動內(nèi)層管回轉(zhuǎn)。當(dāng)泵壓升高到一定程度時，分離機(jī)構(gòu)滑塊逐漸向上移動，分動接頭的上外管在繩索鉆桿引動下發(fā)生正常鉆進(jìn)，而下外管不發(fā)生任何回轉(zhuǎn)動作，即起到鉆進(jìn)作用。

1.2 繩索取芯技術(shù)的設(shè)備選擇

施工設(shè)備在某種條件下為繩索取芯技術(shù)提供有力幫助，在選定鉆探設(shè)備、機(jī)具過程中，應(yīng)該以鉆機(jī)提升能力、鉆探成本以及地層條件等內(nèi)容作為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行全面衡量。與此同時，還需要額外關(guān)注鉆具級配方面的選擇，應(yīng)該考慮提鉆次數(shù)較少或不提鉆取巖芯的方法，該技術(shù)存在的核心價值即高鉆速、高時間利率、鉆頭壽命長以及工人勞動強(qiáng)度相對較低，為繩索取芯鉆桿技術(shù)安全性、高效性等奠定良好基礎(chǔ)。此外，鉆探設(shè)備及機(jī)具在選定過程中應(yīng)該為孔壁穩(wěn)定性、沖洗液合理性提供有力保障，該過程應(yīng)該有效縮減孔壁及鉆桿之間存在的縫隙，同時利用煤田鉆探施工特點予以落實，從而提高設(shè)備使用效率以及利用價值。

1.3 配置附屬機(jī)具

繩索鉆具即滿眼鉆具，在鉆進(jìn)過程中不存在距離較大的間隙，運行過程中離不開高質(zhì)量沖洗液，所以需要為其配置泥漿攪拌機(jī)，當(dāng)遇到鉆孔漏失情況時，確保該繩索鉆在不停止鉆進(jìn)的前提下實現(xiàn)泥漿配置。利用提高鉆桿實用價值的方式進(jìn)行深孔、超深孔鉆探技術(shù)，導(dǎo)致該情況產(chǎn)生的原因即鉆桿不僅可以切滅風(fēng)行，而且還具備較好的強(qiáng)度，將該機(jī)具與夾持器、雙滑車系統(tǒng)有效融合時，能夠全面解決孔內(nèi)發(fā)生的事故，從而提高鉆進(jìn)效果。

2 繩索取芯技術(shù)的特征

2.1 工作效率高

應(yīng)用繩索取芯鉆進(jìn)技術(shù)的過程中，應(yīng)該將打撈器進(jìn)行下放處理，該操作能夠有效緩解下鉆以及提鉆所用時間，達(dá)到事半功倍的效果。為大家列舉具體實例，江西相山基于PQ 繩索取芯鉆具，鉆塔、孔深分別是20m 以及2500～3000m，鉆進(jìn)時可以提4 根鉆桿作為立根；但是當(dāng)孔深長度為1000m 時，提鉆桿次數(shù)上升至250 次。完成取芯操作時，應(yīng)該將所用立根原位歸還，該過程所耗時長共計4h，由此推斷繩索取芯鉆進(jìn)技術(shù)不僅工作效率低，而且所耗時長較多。但是繩索取芯技術(shù)全過程僅需20min，相比繩索取芯鉆進(jìn)技術(shù)既節(jié)省大部分時間，同時又能夠節(jié)約勞動力[4-5]。綜上分析，繩索取芯技術(shù)不僅可以縮短鉆進(jìn)時長，而且還能夠在鉆孔深度不斷提高的背景下，突顯優(yōu)勢特征，從而獲得相對顯著的經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果。

2.2 節(jié)省了人力資源的消耗

隨著時代不斷發(fā)展和進(jìn)步，人力成本逐漸上漲，各企業(yè)為提高經(jīng)濟(jì)效益，對人力成本進(jìn)行大幅度遏制。眾所周知，在地質(zhì)勘探現(xiàn)場中，所需施工人員多達(dá)4 名或5 名，每個機(jī)臺不僅需要配備記錄員、機(jī)長，而且還應(yīng)該設(shè)有班長，所耗人力成本相對較大。另外，在大多數(shù)情況下巖心管長度即2～3m，當(dāng)鉆進(jìn)規(guī)定米數(shù)時，應(yīng)該將與巖心管相連的鉆桿提出孔底，并且把鉆桿分別歸于原位。地質(zhì)鉆探主要采用單管或雙管鉆進(jìn)，在一定條件下可鉆至幾百米之下，所耗鉆進(jìn)時間微乎其微，由此推斷該技術(shù)不僅對人力資源產(chǎn)生較大消耗，而且導(dǎo)致人力成本不斷上漲。但是繩索取芯技術(shù)便可以有效避免上述提及的問題，使用繩索取芯技術(shù)時不需要提鉆桿，當(dāng)巖芯裝滿巖心管時，僅需要將鉆具以及巖芯共同提至地表，并將打撈器放置孔底即可，既有效緩解人工體力勞動，同時又能夠節(jié)省人力資源的消耗。

2.3 降低了施工成本

除上述介紹內(nèi)容外，繩索取芯技術(shù)在一定條件下能夠降低施工成本，主要體現(xiàn)在人力以及效率兩個方面。針對效率方面而言，該技術(shù)純鉆進(jìn)時間有效利用率高達(dá)50%，相比普通雙管鉆進(jìn)的純鉆進(jìn)利用率共提高20%；針對人力方面而言，繩索取芯技術(shù)所需人力是普通雙管鉆人力的一半，而且勞動強(qiáng)度也得到有效緩解。當(dāng)孔內(nèi)發(fā)生事故時，輔助鉆進(jìn)時間無法預(yù)估，甚至可能影響整個鉆孔流程，雖然繩索取芯技術(shù)投資大，但是其每米鉆探成本較低而且使用壽命相對較長。

3 結(jié)論

綜上分析，工程施工團(tuán)隊想要加強(qiáng)經(jīng)濟(jì)效益，則需要合理運用繩索取芯鉆進(jìn)技術(shù)，該技術(shù)雖然具備很多優(yōu)勢，但是其在參數(shù)確定、工作人員專業(yè)能力、材料選用等方面還需要深入研究，因此建議相關(guān)技術(shù)人員加強(qiáng)對繩索取芯鉆進(jìn)技術(shù)的創(chuàng)新，從而確保該技術(shù)能夠在煤炭勘探中獲得效益最大化。