云南某煤矿勘探绳索取芯钻进技术探讨

云南某煤矿勘探绳索取芯钻进技术探讨

从施工设备、施工工艺、事故预防等几个角度对地处川、滇、黔三省边界某煤矿使用绳索取芯钻进施工过程中存在的一些问题进行分析探讨，希望对同类煤矿有所借鉴和参考。

标签：煤矿勘探；绳索取芯；钻进工艺

位于川、滇、黔三省边界的某煤矿，地势地形复杂，岩层构造复杂。施工煤层漏失、坍塌较为普遍发生。煤层是煤炭钻探的目的层，由于煤炭自身具有疏松、酥脆、微裂隙发育的特点，坍塌事故发生很普遍。通过使用比较先进的钻探机械和使用科学合理的技术，解决了地质复杂，结构不稳定等难题，取芯钻进取得很大改善。

1 钻进工艺

1.1 设备安装与开孔钻进

要根据工作规范要求自觉执行。首先安装钻探设备要注意严丝合缝，确保天轮滑车、立轴以及孔口三点一线。开孔钻具的选择第一要直，要同心度好。打孔钻进的时候应该轻压、慢转、勤提动，钻具缓慢延长，使钻具满眼，达到正常钻进。钻孔时根据不同岩层情况，不断转换直径，将套管下入。孔斜的测量要在下套管前进行，为了防止歪斜换径的时候要加以导正。

1.2 钻头的选择

选择钻头唇面形狀的时候要根据岩层性质来选择。中等硬度的岩层匹配锯齿钻头，这种钻头能够很好地与孔底接触，钻头轴向压力得提高；在比较坚硬的岩层中，应该选用粒状钻头或者是单边钻头，通过增强钻压来提高切入深度进而减少崩齿；在松软的岩层之中应该选用圆弧、平底钻头，这样能较好地与孔底相吻合，保持良好稳定性。

1.3 选择钻进参数

通常情况下，钻头的最开始的压力是2kN以内，正常压力为7～10kN。坚硬的岩层转速为500～800r/min，破碎岩层中的速度为300～400r/min，浅孔稳定岩层可以是1000r/min以上。泥浆泵的泵量通畅控制在45～78L/min之间，泵压保持在3MPa以内。岩层比较完整的时候，在冲洗液润滑性能允许的情况下可以提高转速，钻进压力可以保持在15～20kN之间。

1.4 选择冲洗液

我们在考虑到本地区的地质条件较为特殊以及绳索取芯钻进特点的基础上，

无固相冲洗液和低固相防塌泥浆。1号无固相冲洗液配方适用于比较稳定的地层中，2号低固相防塌泥浆配方适用于容易发生坍塌的地层中。

受地质条件影响，该区底层漏失比较严重。漏失钻孔在350m深度以内的时候应该运用顶漏钻进。钻孔在350m以外深的时候适合运用水泥封孔与树脂堵漏法。同时，为了节约成本，因地制宜使用本地一些比如干草、锯末、棉籽壳等现成材料进行调制，结合一些添加剂配成堵漏液，效果比较理想。

2 技术措施

2.1 打煤的技术措施

（1）开始施工前要仔细检查设备，编录工作人员认真做好记录，提供参考信息；（2）要预先配置泥浆，保持孔底清洁，避免坍塌、落块；（3）严格执行五起钻和六不干；（4）打煤的时候要测量好钻具，孔深误差要在标准范围之内；（5）为避免打煤变薄或打丢，坚持在内管到位后开始扫孔钻进；（6）打煤的时候要综合考虑煤层、钻孔、钻具等各个因素的特点，然后才能选择科学的技术参数。

2.2 事故防范措施

绳索取芯钻进事故预防措施主要有：（1）施工人员要专心致志，密切注意泵压表的变化，根据表上数值的升高降低采取相应的措施，灵活应对；（2）水源池里的水要干净，水龙头放置在合适位置，并且要经常清除杂物和粉尘，以保持水泵较好的吸水性能；（3）钻头在离孔底0.5～1m时要开泵送水，不能一下到底，等到循环通畅后用慢速轻压扫到底。一定要待内管总成到位，正常反水之后，再进行扫孔钻进。如果孔底出现漏失，要适当提高泵量；（4）钻具丝扣连接处要用丝扣油进行密封，防止由于钻具泄漏冲洗液而造成烧钻；（5）如果出现憋泵或堵塞，要赶紧打捞岩芯或提大钻处理。严禁加大压力，提高转速。打捞岩芯之后要检查内管总成水路是否顺畅；（6）在处理松软的岩层时，要对时效加以控制，严禁一味加压追求进度；岩层逐渐变软的时候，要控制好压力，严禁过快进尺，避免钻头过热而烧毁；（7）钻头的水口深度因磨损而太小的，以及底唇面不平的，严禁使用，防止产生局部烧钻；（8）当发现烧钻事故征兆时，应以最快的速度顶拉钻具，不应先停车再顶拉；（9）严格检查钻头、扩孔器等工具和设备的情况，如果出现损坏或者裂缝，缺失零件等要严禁使用；（10）每次施工前要预先计算好机上的余尺，严禁用钻具下到孔底来计算深度，避免出现撞、压、碰掉块；（11）胎体脱落后，要及时打捞上来，可以使用喷射反循环捞取或磁力打捞器捞取，也可以在孔内钻一个深度为0.1～0.2m的小孔，再用原孔径钻进将碎胎体与岩芯同时取出。如果难以操作可以使用磨孔钻头研磨粉碎；（12）如果钻具有细小的裂缝时，丝扣严重磨损者均不应下入孔内。已弯曲的钻杆和内、外管总成，要加以校正后才能继续使用；（13）钻进过程中回转阻力过大时，要控制好钻压，严禁强行开车；（14）当钻孔超径或严重超径时，应及时用水泥重新造壁或下套管处理；（15）当发生跑钻又重新对上的情况时，要停止钻进，提起来检查，不能盲目钻进。

3 项目效果

3.1 钻孔质量

根据《煤田地质勘查钻孔质量标准》的相关要求，参与施工的全部钻机钻孔质量都符合要求，百分百达到了特级标准。

3.2 煤芯采取质量

该矿区总共发现有28层煤层，总厚度达到51m左右，煤芯的长度接近48m，采取率平均达到93%，25层的煤芯采取率到达优级标准，占总层数的90%以上。因见断层岩芯破碎影响煤芯采取，有2个层次的采取率低于30%。

3.3 采取岩芯

根据实际情况本地区都是使用绳索取芯钻进平均岩芯采取率高达96%以上，除了极个别因为岩层破裂导致较低的采取率，其余的钻孔到达到了特级标准。

3.4 终孔层位

根据设计要求钻孔终孔层位在穿过开采煤层35m上下的C8煤层停钻。该地区有较多的玄武岩、茅口灰岩等不稳定岩层，通过钻孔得到了大体控制，与既定要求全部相符。

3.5 钻孔的弯曲度

所有钻孔的孔斜都在控制范围之内，最大斜度为5°，有6个孔的孔斜在3～4°之间，其余钻孔都是3°以下的孔斜，全部符合钻孔孔斜的标准。按照50m侧斜间距点对全部钻孔实施了测斜，对钻孔底部10m以内都进行实测。

3.6 孔深误差

绳索取芯钻进具有误差小很少起钻的优点，通过电测来进行深度对比，根据相关管理及技术要求，保持误差在0.3m之内。孔深验证要每100m进行一次，并且要根据规范实施平差。

3.7 钻孔的封闭

根据既定要求封闭15个已经完成的钻孔，要严格按照规范要求进行操作，全部达到特级标准。封闭完成后要提交报告。而且要对ZK14孔进行启封套孔检查，如果没有出现空穴现象则说明封孔达标。

4 结束语