摘要：該文主要論述了繩鉆技術在復雜地層煤田勘探礦區(qū)中研究應用情況及取得的效果，即從鉆孔結構沖洗液技術、護壁堵漏技術、鉆具配套及硬巖鉆進等方面進行了有效的探索和應用，對類似礦區(qū)施工具有較強的實踐性和指導意義。

主題詞：繩索取芯鉆探技術 ; 施工措施 ; 含煤礦區(qū)復雜地層

??? “科學技術是第一生產(chǎn)力”。這是鄧小平理論對馬克思主義科技理論的重要貢獻，在這一理論的指導下，我國的科學技術水平出現(xiàn)蓬勃發(fā)展的局面。作為煤田地質勘探專業(yè)隊伍的福建省 121 煤田地質勘探隊，從上個世紀八十年代中期為加快勘探步伐，縮短勘探周期，依靠科技進步，積極推廣應用繩索取芯金剛石鉆進技術（以下簡稱繩鉆技術）；經(jīng)過二十多年的努力和探索，使繩鉆技術不斷完善，鉆進效率和勘探質量明顯提高。二十二年來累計完成鉆探進尺 48.4 萬米，在閩、云、貴、川等省份探明煤炭儲量 50 余億噸，為當?shù)氐慕?jīng)濟建設做出突出貢獻。通過多年對該技術的研究和應用，使福建省 121 隊的鉆探技術競爭力不斷提高，繩鉆技術應用水平達到國內(nèi)領 先。

??? 煤田勘探施工的主要區(qū)域分布在福建、云南、貴州、四川等省份。福建煤田地質主要勘探對象見三疊紀童子巖組，童子巖組之上由翠屏山組所覆蓋，為非煤系地層，主要巖層見泥巖、粉沙巖、細粉砂巖和中粒沙巖。云、貴、川主要含煤地層為二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M，主要巖性以粉砂巖、細砂巖、泥質砂巖、粉質泥巖為主，而覆蓋其上部的三疊系個舊、永寧鎮(zhèn)組以灰?guī)r為主。

??? 福建省 121 隊煤田勘探礦區(qū)按鉆探施工技術要求，有如下幾個特點：

?（ 1 ）鉆孔漏失嚴重為主要特點。特別是永寧鎮(zhèn)組、個舊組中的 石灰?guī)r溶洞發(fā)育，溶洞最大達 20 米 。童子巖組的風化帶和斷層破碎帶也是主 要漏失區(qū)，屬裂隙裂縫性，有時也出現(xiàn)小溶洞，并有地下水活動。另外，由于繩鉆工藝環(huán)空間隙小，泵壓損失大，常使地層失去平衡以致誘發(fā)漏失。

?（ 2 ）孔壁坍塌也是繩鉆工藝施工中常見現(xiàn)象，坍塌常出現(xiàn)在斷層破碎帶中。另外，在厚煤層中（特別見粉煤層）鉆進，由于鉆孔護壁不穩(wěn)定，上下鉆具操作不當也易引起煤層坍塌，這種現(xiàn)象在各勘探區(qū)都經(jīng)常遇到。

?（ 3 ）硬巖“打滑”地層，在翠屏山底部約 40m ，屬硅質膠結的石英砂巖。同時，含有少量的隧石，巖石硬度在 X 級以上。采用一般金剛石鉆頭鉆進其效果差，鉆效低，新鉆頭投入使用后很快被磨鈍而打滑不進尺。

?（ 4 ）煤系中煤層多，一般鉆孔都可見煤層十幾層，煤層有塊煤、粉煤兩種。粉煤取芯難度大，若操作不當往往造成采取率達不到要求致使鉆孔質量降級。

?（ 5 ）巖層傾角變化大，軟硬互層頻繁，屬易斜地層。

?（ 6 ）龍?zhí)督M中部分泥巖遇水膨脹，鉆進中發(fā)生縮徑現(xiàn)象，對泥漿性能要求高。

??? 總之，煤田地質工作條件的特點綜合反映了南方各省普遍出現(xiàn)的“硬、脆、碎、漏、塌、斜、脹”的復雜面貌，直接影響鉆探效率和鉆孔質量的提高。

??? 鉆孔結構設計和選擇正確與否，直接影響鉆探效率的提高和施工成本的降低，該項工作對鉆孔的順利施工影響極大。因此，根據(jù)客觀條件選擇合理的鉆孔結構是保證繩索取芯鉆進正常進行的重要條件，可以減少重復擴孔和起下技術套管的程序和時間，從而提高鉆進效率。

? (1) 對構造簡單、開孔為煤系地層且鉆孔較淺、巖石較完整的礦區(qū)，一般選用 2-3 級鉆孔結構，下 1-2 層技術套管。如一開φ 110 、二開φ 95 、三開φ 77 為常用的鉆孔結構。

? (2) 對上部較復雜、無煤系開孔的鉆孔、或存在灰?guī)r溶洞的礦區(qū)，一般選用 4-5 級鉆孔結構，利用技術套管將上部復雜地層隔離后，再使用 S75 鉆具完成煤系地層的施工；即一開φ 130 或更大、二開φ 110 、三開φ 95 、四開φ 77 終孔，為常用的鉆孔結構。（見表 1 ）

表 1 云南老廠礦區(qū)鉆孔實際成孔結構一覽表

??? 由此可見，選擇合理的鉆孔結構，充分發(fā)揮技術套管對上部復雜地層的隔離作用，見順利完成鉆孔施工重要保障。

??? 沖洗液是鉆探的血液，是保證繩鉆技術能否順利應用的關鍵技術。針對煤田地質情況，研制出既符合繩鉆開高轉要求的“三低一好”（低粘度、低切力、低密度、潤滑性好），又能滿足不同地層護壁要求的各類沖洗液，經(jīng)過多年的研究和探索，已形成系列：

? (1) 無固相沖洗液。與清水相比，具有較好的攜帶和懸浮巖 屑的能力，且能在井壁上形成薄的吸附膜，具有一定的護壁能力，有較好的 潤滑和減阻作用。由于現(xiàn)場配制簡單、成本低、鉆進時效高等特點，深受一線職工歡迎。該類型的沖洗液主要應用于無煤系地層或條件較好的煤系地層。

??? 常用的無固相沖洗液有：聚丙烯酰胺（ PHP ）無固相沖洗液、田菁膠（ TG-1 ）型無固相沖洗液、 MY 型無固相沖洗液等。無固相沖洗液適當加入鉀離子（ k⁺ ）可提高其護壁能力。

? (2) 低固相沖洗液。以優(yōu)質鈉膨潤土為基本造漿材料 , 以添加一定量的泥漿處理劑調(diào)整沖洗液性能達到即能滿 足繩鉆開高轉數(shù)的需要，又能達到護壁的目的。如以（ 3-5 ） % 人工鈉土配成基漿，添加硝基鐵鉀、磺化瀝青（ DLSAS ）、廣譜護壁劑（ PGS ）、潤滑劑等制成的優(yōu)質低固相沖洗液，適應于破碎帶、泥巖、煤層等遇水膨脹、坍塌水敏性地層。

? (3) 實例應用

??? 福建省 121 隊 2000 年 106 鉆機在四川攀枝花礦區(qū)施工 2 個孔，累計見可采煤層 46 層，煤層厚度達 65.46m ，由于沖洗液類型選擇合理，性能穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象，保證鉆孔的順利施工，使繩鉆的優(yōu)越性得到充分發(fā)揮，取得較好的經(jīng)濟技術效果。（見表 2 、表 3 ）

表 2 沖洗液類型的選擇及性能