当前煤田地质钻探技术存在的问题与应对策略

周 辉

(湖南省煤田地质局第二勘探队，湖南 株洲 412003)

煤炭对于我国经济发展的意义重大，但因受到煤田地质的特殊构造以及煤矿石的完整性和力学性质等诸多因素的影响，对煤田的地质钻探技术性的要求也就相对较高［1］。如果对于钻探技术中存在的问题不能及时找到解决对策，那么在地质钻探的实际操作中，则可能引起重大安全事故，造成严重经济损失和人员伤亡，因此对于现阶段钻探技术中存在的各类问题必须加以重视，这也是提高我国煤田地质钻探质量水平的关键。

一、煤田地质钻探技术中存在的问题

(一)水敏性地层护壁问题

煤田主要是沉积岩地层和水敏性地层，而沉积岩层又较为复杂，这导致了其内部不具有平衡性的受应力。对此类地层进行钻探则就可视为对此类地层增加重力［2］，这样孔壁就可能垮塌或是掉块，而水敏性地层又比较脆弱，当受到了钻具或者是来自冲洗液的作用时，则可出现孔壁剥落超径等现象，如果地层的含泥量较高，那么当钻探时，就可能造成孔壁膨胀，出现缩径以及剥落超径等情况，因此应用于煤田的钻探技术需要针对此类问题进行不断完善。

(二)地质钻探中的孔内事故

孔内事故的生成原因可能为自然因素与人为因素，而单纯自然因素较为少见，更多是人为因素所致，人为因素通常是因施工人员没有根据相关技术规范，且没有结合现场实际进行操作，进而导致孔内事故的生成。包括钻具折断、钻头掉落、岩层芯挤夹、异物掉入钻孔都可引发事故，而这些事故都是人为所致［3］。自然因素主要是指因岩层本身的客观因素所造成的事故，此类客观因素及突发状况均无法有效预测，所以说对于自然事故难以有效预防。总之，在钻探技术中应尽量避免自然事故与人为事故所造成的孔内施工，以此提高钻探工作实效。造成人为孔内事故问题的因素主要分为以下几点:

1.钻探时未按照钻探相关技术规范

钻探施工前，需对煤田周边环境、井上各个部位以及孔中的状况等多个方面进行实地勘察，通过近年来的煤田钻探事故不难看出，发生事故的煤田钻探工程往往均忽视了此项工作环节，由此可以看出其性质的重要性。例如如果施工人员对扶把施工前，没有对孔内上水情况进行勘察，在实际操作中，如果水泵的上水情况较差，水量不够充足，接口部位的磨损也较为严重，甚至出现了跑水等严重情况，那么则以及出现不能将冲洗液完全从孔底返回的情况，极易出现烧钻事故［4］。如果钻孔中的上岩层没有事先勘察，然而其较为松散，那么则可能会在施工中出现坍塌等事故，又如当维修进水泵的过程中，没有把钻具提至安全范围，那么则可能出现埋钻等事故。

2.缺乏安全意识

管理人员在施工中，需要对技术进行严格监管，而个别管理人员因缺乏足够的安全意识，在实际施工中，没有依照相关技术规范对施工操作人员的施工技术进行严格监察，同时施工中的安全措施也缺少充足的准备，也没有实现对可能出现的事故进行预测，如果遇到比较严重的情况，也因缺乏足够的准备，导致没有相应的技术及设备进行技术支撑，也就无法进行有效补救。当事故生成后，也没对事故的产生因素以及补救措施等进行科学分析，从而也就不能从中得到经验，这也导致类似的事故层出不穷。

3.人员的技术知识缺乏专业深度

人员是施工的直接操作者，因此其技术的掌握程度对于施工的实效有着直接影响。如果施工人员没有足够资历，并没有过硬技术，那么也就不能对施工缺陷进行提前预测，更无法辨别施工缺陷，也就不能保证补救的及时性［5］。对近年来的煤田事故中，常有因施工人员缺乏足够经验，导致本可以预防的事故，因得不到及时处理而最终变得十分严重，难以收拾，这也是造成孔内事故的重要成因。

4.缺乏质量过硬的设备与材料作为技术支撑

具备先进技术的同时，必须有质量过硬的设备及材料才能保证技术的有效实施，然而在实际施工中，如果没有对施工所用设备、材料进行进场前的严密监测，那么在施工中也就不能保证进场的所有设备和材料质量都能符合技术要求。如果设备与材料在施工中因质量问题导致强度降低或受到损坏，那么施工质量也就会大大降低。

5.孔内地质条件因素

因岩层缺少相对的稳定性，在钻探过程中特别容易出现掉块、漏水与返水等情况。例如流沙层，这种岩层比较后，且倾斜角大，破碎较多，容易出现孔内施工，因此在施工技术工艺编制前，需要先进行充分的地质环境勘察，充分预测此地区的地质情况，提前对于可能出现的事故做好预防，这样可有效规避此类因地质因素造成的孔内事故［6］。

二、针对媒体地质钻探技术问题提出的应对措施

(一)水敏性地层护壁问题

当遇到此类情况时，应在这类地层中注入适量泥浆比重，使其于孔壁表面处形成一层严密水泥皮，以此有效控制粘土的吸水膨胀性能，这样以来不但可使泥浆失水量得到有效削弱，还能减少井壁坍塌事故风险。

(二)孔内事故问题的应对措施

因孔内事故多种多样，具体的应对措施应当结合事故情况来制定，因每种事故类型和性质都有很大差别，所以不同事故的应对措施也都不尽相同，我们将常用孔内事故应对技术分成几下几种，根据事故类型选取不同应对措施，具体有a.捞，此种应对技术主要是利用不同型号的矢锥来打捞孔中的钻具，以此处理钻具折断等事故。b.提，此种应对技术主要针对卡钻、埋钻以及挤夹等类事故，当在实际施工中，出现此类事故后，钻具需将提升力提高，以此进行上提。C.串，此种技术主要针对因孔内掉块而造成的挤压事故，具体措技术施是在发生事故时，反复上下提动钻具。D.扫，当钻具仅能于孔中某个区域进行来回活动，局限在此范围中，此种情况时，我们可反复摆动钻具，将孔中的卡挤物扫碎，或是当发生卡挤时，可以采用扫和提相结合的方式［5］。e.冲，此种方式是针对当出现埋钻时，可以冲洗液进行循环冲洗，以此将障碍物排除。f.打，如果浅孔或是深孔中的浅部块发生挤夹时，可通过此种方式减少或降低钻具周边的挤压力，这主要是通过吊锤敲打，使钻具生产震动力，从而通过震动力的影响，使钻具出现松动。2g.顶，此种技术是当出现孔内事故，而以上方式都不能起到有效作用时，可采用此种方法，具体是通过油压千斤顶，将钻具向上拔提。h.反，此种方法是将孔中出现事故的钻杆分批分次取出，这也为防治接下来的事故做好基础，此种方式采用的主要工具即为反丝钻具［7］。i.割，此技术是针对粗径钻具事故的有效处理方式，如果进行了反取操作，当上部钻杆进行完成反取后，采取这种方式。j.劈，此种技术是将事故中岩芯管与钻具通过环状的割块钻头进行劈开操作，并分割套取。即使劈这种方会比割的处理时间更快，但也有包括安全性在内的一定缺陷。K.套，当出现事故，先通过反取操作进行处理，而对那些埋在土层中的粗径钻探工具还需扩孔套取，选用的钻具需稍大一号，与薄壁合金钻头相连接，并将其取出。

三、结束语

因煤炭资源对于我国的重要意义，在煤田地质的钻探中，必须保证具有高效的钻探技术，以此避免如水敏地层护壁以及孔内事故等影响工程的事件发生，不断提升钻探质量。在钻探施工前，需对煤田周边环境、井上各个部位以及孔中的状况等多个方面进行实地勘察，此外还需强化施工人员的技术水平，与设备和材料的质量。对于各类事故，采取有针对性的技术措施应对，以此不断提高钻探质量。

［1］冉恒谦，张金昌，谢文卫.地质钻探技术与应用研究［J］.地质学报，2011(11).

［2］武永青.甘肃邵寨南井田煤层地质环境研究［D］.兰州:兰州大学，2013.

［3］陈宁.福建悠远矿区破碎地层绳索取心技术分析 ［J］.中国煤炭地质，2010(12).

［4］张金昌.地质岩心钻探技术及其在资源勘探中的应用［J］.探矿工程，2011(8).

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

［6］董树文，李廷栋.SinoProbe——中国深部探测实验 ［J］.地质学报，2011(7).

［7］卢采田.煤田地质钻探中水敏性地层护壁问题及解决办法［J］.西部探矿工程，2010(6).