表 3 鉆探施工主要經濟技術指標
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孔號 | 終孔深度( m ) | 鉆月數(shù) ( 個 ) | 鉆效( m ) | 時效 (m/h) | 純鉆率 (%) | 孔故率( % ) | 煤層厚度( m ) | 優(yōu)質層 | 合格層 | 鉆孔質量 |
9031 | 870.68 | 1.07 | 813.72 | 3.11 | 5.02 | 0 | 40.44 | 15 | 7 | 特 |
9023 | 942.74 | 1.40 | 673.39 | 3.24 | 44.3 | 0 | 25.02 | 18 | 6 | 特 |
小計 | 1813.42 | 2.47 | 734.17 | 3.18 | 46.2 | 0 | 65.46 | 33 | 13 | ? |
??? 從以上可以看出,在沖洗液類型選擇方面,一般情況下無煤系地層選用無固相沖洗液,即可以降低生產成本,又可提高鉆進時效;在煤系地層,選用低固相沖洗液可實現(xiàn)安全順利施工。
? 2.3 適當增大鉆頭外徑
????適當增大鉆頭外徑,對鉆探施工是非常有利的。根據(jù)龍永煤田的實際情況,先后兩次增加鉆頭外徑,由φ 75 到φ 76 到φ 77 (擴孔器外徑隨之加大),直徑加大后一是有利于排除巖屑,減少沖刷,有利于孔壁穩(wěn)定;二是可保證經過改扣的φ 89 套管能夠繼續(xù)作為技術套管;三是增徑后有利于 減少沖洗液的漏失;四是有利于減輕泥漿泵的負荷。見表 4 。
表 4 增徑后泵壓變化情況表
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鉆頭外徑 (mm) | 泵量 (l/min) | 沖洗液類型 | 孔深 (m) | 工作泵壓 (mpa) |
75 | 57 | 低固相 | 500-600 | 3.0-4.0 |
76 | 57 | 低固相 | 500-600 | 2.5-3.5 |
77 | 57 | 低固相 | 500-600 | 1.0-1.5 |
77 | 92 | 低固相 | 500-600 | 1.5-2.0 |
? 2.4 護壁、堵漏技術的研究和應用
? (1) 充分發(fā)揮技術套管的隔離作用,將上部復雜地層隔離,為下部施工創(chuàng)造條件。如云南老廠礦區(qū)上部被永寧鎮(zhèn)組、個舊組灰?guī)r所覆蓋,該礦區(qū)“十山九空,孔孔有硐”,用技術套管將上部灰?guī)r隔離是解決涌、漏水最有效的措施(見表 1 ),該措施適應于灰?guī)r溶洞、采空區(qū)、鉆孔超徑、縮徑、涌水量大嚴重坍塌的鉆孔。
? (2) 對于滲透性漏失的地層(漏失量小 3.5m /h )采用綜合惰性材料灌孔壓堵可取得較好的效果。該辦法的堵漏原理是:選用一定粒度的惰性材料與“ 801 ” 堵漏劑、濃泥漿按一定比例配成堵漏漿液。待內管總成打撈起來后,將堵漏漿液倒入繩鉆桿內,對上立軸,用水泵將堵漏漿液一部分壓到漏失通道,一部分順環(huán)空間隙返到孔口,以達到堵漏的目的,該堵漏措施在龍永煤田效果明顯。應用情況如下:
?① 龍永煤田東中礦區(qū) 6-7 號孔在孔深 258.50-269.57m 孔段為裂隙漏失,漏失量 2.1m3 /h, 水位為 48m ,經采用“ 801 ”堵漏劑 3kg + 鋸末 5kg + 稠泥漿配成堵漏漿液,從繩鉆桿內灌入,在開泵壓送后,漏失量減少到 0.9m3 /h 。
?② 東中礦區(qū) 6-8 號孔在孔深 172.10-174.46m 段為裂隙漏層,漏失量達 3.1m3 /h ,采用“ 801 ” 堵漏劑 3kg + 綜合惰性材料 5kg + 濃泥漿配成堵漏漿液,從繩鉆桿內灌入,漏失量減少到 0.4m3 /h 。
?③ 培豐礦區(qū) 8-2 號孔在孔深 575.50-587.40m 漏失不返水,水位 216m ,采用 DTR 堵漏劑 100kg + 花生殼 25kg + 泥漿 0.5m3 配制堵漏漿液,泵入后靜壓 4:30h ,掃孔后返水正常。
?④ 富嶺礦區(qū) 5-1 號孔孔深 128.50m 處出現(xiàn)漏水,漏失量達 2.5m3 /h 采用高吸水樹脂( PAN-Km )堵漏劑 5kg + 濃泥漿配成堵漏漿液,從繩鉆桿內灌入用泵壓堵,先后灌壓 3 次,漏失量分別減少到 0.9m3 /h 、 0.3m3 /h 和 0.01m3 /h ,達到預期目的。
??? 可以看出,采用綜合惰性堵漏劑材料進行灌孔堵漏效果明顯,由于該方法材料來源廣、成本低、操作簡單,是施工現(xiàn)場最常用的辦法之一。
? (3) 其他堵漏護孔方法
??? 當遇裂隙較發(fā)育、地下水活動歷害、灌孔堵漏效果不明顯時, 也可采用水泥封孔護壁堵漏、改性瀝青球堵漏、粘彈性材料堵漏、化學漿液堵漏等方法,也取得一定的效果。
??2.5 完善繩鉆鉆具配套技術
??? 多年的實踐證明:在客觀條件復雜的情況下,單一的繩索取芯鉆具無法滿足多級鉆孔結構施工的需要,為提高鉆進效率,減少輔助時間,機臺應用 s95 、 s75 雙套鉆具比應用單一的 s75 鉆具施工效果要好得多。使用方法是:采用 s95 鉆具鉆穿復雜地層下入φ 89 套管后,換用 s75 鉆具完成終孔,如東中礦區(qū)雙套鉆具配套使用前后情況對比,見表 5 :
表 5 東中礦區(qū)增配 s95 鉆具前后經濟技術指標對比
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鉆具 | 鉆孔數(shù) | 工程量( m ) | 平均孔深 (m) | 時效 (m/h) | 純鉆率 (%) | 孔故率 (%) | 提鉆間 (m) | 報廢工程量 (m) | 鉆效 (m) |
S75 | 11 | 6448.40 | 537.36 | 0.78 | 27.1 | 29.8 | 3.98 | 851.26 | 140.13 |
S95/s75 | 12 | 6199.40 | 563.58 | 1.38 | 33.8 | 12.6 | 8.04 | 54.28 | 339.02 |
? 2.6 硬巖石的治理措施
? (1) 應用繩索取芯液動沖擊回轉鉆進技術是對付巖石的有效手段。福建省 121 隊先后應用 MTZ77S 型、 S75C 型、 S95C 型液動沖擊回轉鉆具在“打滑”硬巖鉆進與普通繩鉆相比,時效提高 77%-162% 。福建地質八隊在紫金山礦區(qū)采用普通沖擊回轉鉆進技術,工程量達到 29134m ,比回轉鉆進小時效率提高 40%, 臺月效提高 127% 。
? (2) 選用弱包鑲防“打滑”金剛石鉆頭鉆進,其基本原理是金剛石鉆頭胎體磨損比普通鉆頭快,不容易使鉆頭胎體拋光打滑,使工作中的金剛石顆粒處于克取狀態(tài)。該鉆頭與普通金剛石鉆頭比時效成倍提高,雖然鉆頭壽命短( 10-15 ) m/ 個,但從整體效益評價是可行的。
? (3) 投砂鉆進法。將內管打撈后向孔內投入適量堅硬的碎石子,將“打滑”后的孕鑲鉆頭胎體進行磨損,露出金剛石顆粒進行鉆進,達到提高時效的目的 ; 但采用該方法其鉆進參數(shù)與正常鉆進有所不同,鉆頭壓力提高約 20% ,轉數(shù)降低 100-200rpm, 才能達到比較好的效果,該方法也是較常用的。
3 取得的成效
??? 福建煤田地質局在推廣應用繩鉆技術的二十多年來,依靠科技進步,開展技術創(chuàng)新,對該技術的應用進行了積極的探索和研究,先后完成 7 項Ⅱ類科研項目, 13 項Ⅲ類科技成果,近 30 項小改小革。其中《繩索取芯金剛石鉆進技術在煤田勘探中的推廣與應用》獲中國煤炭工業(yè)協(xié)會 科技進步三等獎,《福建煤田鉆孔護壁與堵漏的研究》獲探查三次煤田勘探科技進步一等獎,《鉆探設備典型檢修工藝研究》、《雙面施焊內外一次成型 等離子焊》填補了國內技術空白。科技成果的應用大大提高了繩鉆技術應用水平,各項經濟技術 指標達到國內領先水平,見表 6 。
表 6 、福建煤田地質繩鉆主要經濟技術指標表
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年份 | 開動鉆機 | 進尺(萬米) | 鉆月數(shù)(個) | 鉆月效率( m/ 月) | 時效( m/h ) | 巖芯采取率 (%) | 特甲級孔率 (%) |
七 . 五 | 7-15 | 10.33 | 442 | 233 | 1.07 | 86 | 87 |
八 . 五 | 3-15 | 10.24 | 242 | 422 | 1.67 | 91 | 91.3 |
九 . 五 | 2-4 | 6.00 | 99 | 604 | 2.04 | 94 | 95 |
十 . 五 | 4-10 | 13.28 | 215 | 617 | 3.01 | 95 | 94 |
2006 | 11-20 | 8.58 | 134 | 641 | 3.14 | 94 | 96 |
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? 1 、鉆探質量大幅提高,特甲級孔率從老工法的 65-70% 提高 95% 以上,一次成孔率、巖礦芯采取率大大提高。
? 2 、鉆探效率大大提高,使用老工法鉆月效率 180m / 月推廣應用繩鉆“七 . 五”期間 233m / 月、“八 . 五”期間 422m / 月、“九 . 五”期間 604m / 月、“十 . 五”期間仍保持 600m / 月以上。小時效率由老工法的 0.65m /h 提高到應用繩鉆技術“七 . 五”期間 1.07m /h 、“八 . 五”期間 1.67m /h 、“九 . 五”期間達 3.01m /h 、 2006 年達 3.14m /h 。
? 3 、處理復雜情況的能力大大增強,孔內事故大幅度下降,職工的勞動強度降低,改善了生產條件,實現(xiàn)了文明生產。
? 4 、經濟效益和社會效益顯著。鉆探直接成本下降 20-30% ,縮短了勘探周期,地質報告的精度和研究程度提高。
4 結論
??? 筆者認為,金剛石繩索取芯鉆進技術本身是一門科學,在推廣應用過程中必須以嚴謹?shù)目茖W態(tài)度處理其中的一切,只有這樣才能鞏固和發(fā)展。繩鉆技術同時又是一個復雜的系統(tǒng)工程,任何一種單一的技術手段都不同程度地存在局限性,對復雜情況的處理只有采取綜合技術措施,才是科學的、合理的。
參考文獻:
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