对煤下铝地质钻探中施工技术的浅谈

王旭

摘 要：随着国家科技的进步和发展，地质钻探技术也有了长足的进步，本文介绍了在煤下铝地质特征情况下钻探施工中的，施工工艺，施工技术等及在煤下铝地质钻探施工中遇到的一些实际钻探技术分析与浅谈。

关键词：煤下铝 钻探施工技术 采空区

中图分类号： P634 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）01（a）-0000-00

一、技术标准和要求

1.1技术标准

1、《固体矿产地质勘查规范总则》 GB/T13908-2002；2、《地质矿产勘查测量规范》GB/T18341-2001；3、《钻探、井、槽探操作规程》YS 5208-2000；4、《岩芯钻探规程》（DZ/0227-2010）；5、《地质勘查钻探岩矿心管理通则》DZ/T0032-1992

6、《固体矿产勘查原始地质编录规程》（DZ/T0078-2015）；7、《矿区水文地质工程地质勘探规范》（GB/T12719—1991）；8、《铝土矿、冶镁菱镁矿地质勘查规范》（DZ/T 0202—2002）；9、《固体矿产/储量分类》（GB/T17766—1999）；10、《固体矿产勘查/矿山闭坑地质报告编写规范》（DZ/T0033—2002）。

2、施工技术工艺

主要施工方法

（1）钻进方法：

根据矿区地层、断层、裂隙发育情况、岩矿物理力学性质及岩石可钻性等综合考虑，本矿区将采用绳索取心金刚石钻进工艺和方法，开孔可铺以金刚石复合片或合金钻进。

（2）金刚石绳索取心钻进技术是目前比较成熟的一种先进的施工工艺方法，实践证明采用金刚石绳索取心钻进方法及钻具能够保证铝土矿类岩矿心采取率达到95%以上，岩矿心的代表性和真实性较好，完全能满足铝土矿施工地质要求，且有利于增加纯钻时间、减轻劳动强度，提高钻进效率、缩短工期。

3.钻遇采空区的施工工艺

因有些煤层已采完形成了采空区，存有大量老窑水，若处理不得当，会与下部作业面贯通，造成淹井事故。在该矿区有多个含水层，有些为承圧水，钻孔与透水层打通时也会造成淹井事故。

采空区钻孔结构：一般采用前述中图1三级钻孔结构成孔或更多级钻孔结构成孔，如采用Ф133-Ф114-Ф96成孔。

开孔Ф133mm，下Ф127mm井口管，换Ф114口径钻进，穿过采空区后下入Ф108mm套管（或下飞管）封闭，换Ф96mm口径钻进至终孔，从而满足招标文件对口径的要求，封孔时套管或飞管不得拔出。

施工中如果以Ф114mm开孔，Ф96mm钻进时偶遇采空区，则需首先钻穿采空区，然后用Ф114钻头扩孔至采空区底部2m左右，下入Ф108mm飞管隔离采空区，再换Ф96口径钻进至终孔。飞管长度要大于采空区高度4-6m，飞管安装要求是保证采空区下部有2m，上部不少于2-3m。

4、应对涌水时的技术措施

在钻进过程中，发现漏水或涌水，要及时采取堵漏措施；每一层段钻穿后，要及时注浆或下入套管。

4.1对于严重漏水或涌水的破碎坍塌孔段，煤系地层，要下入套管；下入套管后要及时固井，按规定操作，保证固井质量。

4.2套管下入的深度和长度要科学合理

为预防煤矿开采后，地层应力释放，扰动范围较大，引起塌陷，套管除隔离煤系外，还应隔离上下扰动地层。

5、钻孔护壁堵漏

非固结硬化的堵漏浆液

这类浆液大都是各种类型的泥浆，加有惰性充填材料的泥浆，主要用于轻微漏失。

①稠泥浆。稠泥浆静止时，岩粉和粘土沉淀，堵塞漏失通道，减小或消除漏失，一般需静止沉淀一天以上时间才能有效。

②高粘高切低密度泥浆。用优质膨润土造浆，加增粘及降失水用高聚物，以致密坚韧的泥皮封闭微裂隙。

③冻胶泥浆及其他结构，泥浆。泥浆中加入水泥、氯化钙、水玻璃等结构形成剂，配成的高粘度冻胶状膏浆，静止后能形成强度不高的凝结物，以减小或消除漏失。

④聚丙烯酰胺泥浆。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，从而减小或消除漏失。

⑤加有惰性充填材料的泥浆。泥浆中加入各种形状的惰性充填材料，以充填材料堵塞漏失通道，从而消除漏失。

典型堵漏泥浆配方

浆液配方为：聚丙烯酰胺1%～1.5%，水泥0.75%～1.5%，贝壳渣3%～5%（其中0.075～0.5mm占20%，0.5～5mm占20%，5～15mm占60%）。200万的聚丙烯酰胺、三氯化铁、乙二醛作交联剂与水泥浆混合进行交联堵漏也获得明显效果。

6、破碎带复杂地层护壁堵漏措施

（1）钻进护壁、冲洗液量：

地表第四系地层必须用优质泥浆钻进护壁，进入基岩地层后采用植物胶低固相泥浆或无固相化学冲洗液钻进， 植物胶低固相泥浆或无固相冲洗液的性能在一定的范围内可调节，与清水相比有较好的携带岩削和悬浮岩削的能力，它可在孔壁上形成薄膜而起护壁作用。该冲洗液主要用于裂隙較发育和易坍塌的破碎带复杂地层，特别适用于绳索取心钻进。冲洗液量可由下式估算： Q=3.14m（D2h-h2）v/4 m3/s（m—由于孔径不规则，上返速度不均匀的系数，一般取m=1.03-1.1；Dh—最大钻孔直径或孔口管内径，m；d—钻杆外径，m；V—上返速度，一般取0.5-0.8m/s；Q—冲洗液量，m3/s）。

施工区内由于构造影响，遇破碎带地层坍塌严重时，需用速凝早强地勘水泥进行封堵后（水灰比0.5～0.6），或配合套管护壁钻进。

遇破碎坍塌地层，需使用护壁防塌泥浆钻进，护壁防塌泥浆配方为：10-15%钠土 + 2%高粘防塌剂+ 2%广谱护臂剂+ 2%硫化褐煤树脂。性能：比重1.1-1.15，粘度24-28s，失水量小于12ml/min。

（2）保证岩矿心采取率的措施

采取正确的钻进取心方法和取心工具，使用合格的金刚石绳索取心钻具，控制和限制回次进尺、转速、钻压，以提高并保证岩矿心采取率。

本项目要求，一般岩心采取率不低于70%，在矿层上下3m-5m的顶底板岩心采取率及矿层采取率不得低于80%，对厚度较大的矿体，要求连续5m-10m段平均矿体采取率不低于80%。施工工程中，若遇上回次矿心采取率达不到80%，下回次进尺必须减少，一般控制在0.5m左右，并相应检查取心钻具，调整钻进参数。若矿心采取率在两个回次内均未达到80%，必须补采，并准确丈量孔深，报表登记。

（3）保证钻孔轨迹的措施：

钻机地梁摆放水平周正，钻机安装稳定、牢固，保证钻机立轴方向与设计一致。

在岩石换层或软硬不均时，及时调整钻进参数，如采取轻压慢钻方式，在进入下层1.0m之后，再采用常规钻进参数。

使用XP-2测斜仪器按要求及时测斜，斜孔深度大于100m的钻孔，每50m测斜一次，在开钻后25m时需加测一次弯曲度，以测斜数据验证钻进参数，指导钻进。依规范规定，斜孔钻孔顶角的最大允许弯曲度在100m间距内不得超过30。 钻孔顶角的最大弯曲度随孔深可累加计算。

（4）原始班报记录必须专人填写，做到及时准确、详细、整洁，每天核对签字，发现错误及时修正。岩矿心采取之后，在岩心箱内要严格按顺序整齐摆放，及时编号，不得重复编号，按每回次填写岩心票做好岩心隔离，以便编录查对，岩心箱应用红漆标识，并将岩心箱存放在防雨帐篷内，钻孔结束后及时移交入库；

所有测量工具如测斜仪、钢尺等在进入现场前应校准并标识；每100m丈量钻杆一次，孔深误差率控制在1‰以内，若超差应进行处理，见矿前必须进行孔深测量；井深验证时，钢卷尺经检定合格，其刻度准确、清楚、丈量机上余尺时应停止立轴回转，基准点必须一致。

7、确保封孔质量的措施

封孔质量与采空区的施工质量同等重要，若封孔质量差，采掘作业到施工孔位时会与采空区或含水层构成水力联系，造成淹井事故。

钻孔结束后应按地质封孔设计书要求及时用P0 32.5R及以上标号合格水泥封孔，泥浆施工钻孔应清洗干净井壁后在封孔，封孔水泥要搅拌均匀，水灰比小于0.6；封孔时应根据实际情况选择泵送注入水泥浆的方法，注浆过程不能中断；用套管护壁的钻孔，应先封好套管下部各封闭段后再起拨导管，封孔过程中，严禁弄虚作假。封孔完成后应填写封孔记录，并在孔口留下水泥桩标识。

钻孔结束后三天内，根据档案管理要求，填好钻孔技术档案。

严格按照钻探工程六项质量指标检查验收，对质量问题采取有效的补救措施，但孔斜及其它质量问题不允许钻孔终孔后补救，否则，造成废孔时须重新施工。

8、资料成果保护措施

本工程资料成果保護为钻孔资料、岩心保护等。

8.1加强相关人员对地质钻孔资料、岩心等资料成果保护的教育，增强规范性认知。

8.2钻孔施工严格按《岩心钻探规程》进行，确保各工序质量合格。

8.3钻孔施工工序参照《地质勘查钻孔质量管理要求及质量检查、验收标准》进行。

8.4做好岩心保护工作，及时入箱按顺序编录，保证岩心及时入库保管。