低固相泥漿在煤田鉆探中的應(yīng)用研究

袁萌萌

[摘要]煤田開(kāi)采項(xiàng)目的安全性以及事故發(fā)生率不僅關(guān)系著工程進(jìn)度以及質(zhì)量，更關(guān)乎國(guó)家財(cái)產(chǎn)以及工人的生命安全，所以如何減少煤田鉆探施工事故的發(fā)生率是每個(gè)施工隊(duì)都在思考以及研究的問(wèn)題。本文以某礦區(qū)煤田鉆探活動(dòng)的實(shí)際情況為研究對(duì)象，全面的介紹了低固相泥漿在該煤田鉆探中的應(yīng)用。

[關(guān)鍵詞]低固相泥漿 鉆探 應(yīng)用

[中圖分類(lèi)號(hào)] P641.4+61 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號(hào)]1000-405X（2014）-7-197-1

0引言

近些年來(lái)，由于政府以及社會(huì)的大力關(guān)注，我國(guó)的煤田開(kāi)采項(xiàng)目在安全性保障上得到了一定的提高，但是與安全達(dá)標(biāo)水平仍然存在著較大的差距。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因主要集中在礦區(qū)特殊的地形情況以及護(hù)臂保障措施等等，這就使得在安全事故發(fā)生的過(guò)程中鉆孔孔壁的坍塌、縮徑等現(xiàn)象發(fā)生頻繁，不僅影響了整個(gè)工程的施工進(jìn)度以及施工質(zhì)量，對(duì)于人力以及物力的耗費(fèi)也是相當(dāng)大的。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，我國(guó)眾多煤田鉆探施工隊(duì)對(duì)于不分散低固相泥漿進(jìn)行了反復(fù)的測(cè)試以及總結(jié)，獲得了較為理想的施工效果。本文就是根據(jù)施工隊(duì)在某礦區(qū)開(kāi)展的某煤田鉆探活動(dòng)的實(shí)際情況，對(duì)低固相泥漿的應(yīng)用給予了全面、細(xì)致的介紹。

1某煤田地層特征及其對(duì)鉆探的影響

本文介紹的煤田所處的地理環(huán)境較為特殊，經(jīng)常伴有強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)，也就是常說(shuō)的地震現(xiàn)象，所以整個(gè)巖層形成斷裂、褶皺的地表形態(tài)，進(jìn)而使煤系地層巖石的完整性遭到了嚴(yán)重的破壞。

（1）以風(fēng)化泥巖以及砂巖為代表的大塊巖石之間不能形成很好的粘連作用，換句話(huà)說(shuō)就是彼此之間幾乎沒(méi)有膠結(jié)力，這使得當(dāng)鉆頭正式工作的時(shí)候非常容易造成鉆孔坍塌以及埋鉆等危險(xiǎn)事故的發(fā)生；（2）斷層破碎帶本身的巖石硬度差，當(dāng)由于鉆頭等機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)的時(shí)候，同樣會(huì)引起坍塌、埋鉆以及巖石活動(dòng)甚至掉落的現(xiàn)象；（3）巖石的堅(jiān)硬程度不能保持相同的狀態(tài)，這就非常容易產(chǎn)生由巖石軟硬程度的變化導(dǎo)致的工程事故的出現(xiàn)，諸如坍塌、縮徑等等；（4）由于該煤層的組成物質(zhì)主要是由顆粒狀的粉煤組成，形態(tài)細(xì)小、分散，粘連作用較差，在遇到機(jī)械振動(dòng)或者水源的侵蝕之后會(huì)造成坍塌現(xiàn)象。

2某煤田鉆探主要難題與對(duì)策

針對(duì)上文所介紹的該煤田的地層特征，筆者對(duì)于該煤田所存在的關(guān)于鉆探工作的問(wèn)題進(jìn)行了總結(jié)：鉆孔鉆進(jìn)工作的效率不高，鉆進(jìn)質(zhì)量差；人力與物力耗費(fèi)大，鉆孔內(nèi)事故發(fā)生頻繁；孔壁不穩(wěn)固，保護(hù)措施差。

根據(jù)總結(jié)該煤田主要施工隊(duì)伍所提供的資料數(shù)據(jù)之后可以看出，在該煤田，施工隊(duì)伍所引起的工程事故主要有坍塌以及埋鉆兩個(gè)類(lèi)型，而引起這些事故的原因則主要是由護(hù)壁措施的設(shè)置不合理、沖洗液的選擇以及使用不當(dāng)?shù)鹊?。事故給施工隊(duì)伍的工作生產(chǎn)帶來(lái)了極大的影響，純鉆時(shí)間低下，臺(tái)月效率最低時(shí)甚至降到了50m。

面對(duì)該煤層的地層特征以及施工的實(shí)際情況，施工隊(duì)決定在現(xiàn)有的金剛石繩索取心鉆進(jìn)模式之上，把鉆頭鉆進(jìn)的主要泥漿的類(lèi)型改成低固相泥漿，這是因?yàn)榈凸滔嗄酀{在保持護(hù)臂的穩(wěn)定性、加強(qiáng)煤粉膠粘性等方面都具有非常大的作用，除此之外也可以防止鉆桿內(nèi)結(jié)垢現(xiàn)象的出現(xiàn)。

3不分散低固相泥漿的選配與應(yīng)用

3.1配方及性能。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間大量的實(shí)驗(yàn)以及數(shù)據(jù)的記錄、分析，不分散低固相泥漿的主要原材料最終被確定：人工納土，水解聚丙烯酰胺，鈉羧甲基纖維素等等。

3.2現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及效果。為了獲得更多的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)以及資料信息，施工隊(duì)把該煤田分成了若干個(gè)小的施工區(qū)，并對(duì)施工區(qū)的低固相泥漿的使用進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。通過(guò)監(jiān)控可以發(fā)現(xiàn)，不分散低固相泥漿所具有的作用是非常明顯的，它對(duì)于工程工作效率的提升以及事故發(fā)生率的減小有著很大的幫助。以下是對(duì)于該煤田一個(gè)典型施工區(qū)使用不分散低固相泥漿的實(shí)際情況分析：孔深513. 32 m 見(jiàn)粘土層，當(dāng)施工到519 m 時(shí)，由于粘土層縮徑嚴(yán)重，無(wú)法繼續(xù)施工。在分析孔內(nèi)情況后，使用了低固相泥漿，并加大粘土與CMC 的加量。配方：粘土45 kg /m3，CMC 2. 5 — 5 kg /m3。性能： 失水量10 —12 mL /30 min，密度1. 03 —1. 035 kg /L，粘度22. 94 — 28. 81 s，pH 值10，泥餅厚< 1 mm，含砂量< 1%。經(jīng)過(guò)反復(fù)清孔、循環(huán)處理后，被埋事故鉆具脫卡，并順利施工至546.33 m 終孔，孔內(nèi)沒(méi)有再繼續(xù)出現(xiàn)縮徑現(xiàn)象。

3.3小結(jié)。從上文所介紹的這個(gè)施工區(qū)使用不分散低固相泥漿的實(shí)際情況來(lái)看，低固相沖洗液的作用主要表現(xiàn)在對(duì)不穩(wěn)定地層的坍塌、縮徑以及石塊脫落等事故的預(yù)防，施工質(zhì)量的提升以及施工效率的提高等等。

4對(duì)不分散低固相泥漿應(yīng)用效果的認(rèn)識(shí)

4.1機(jī)械鉆速高。影響鉆頭施工效率的主要原因之一就是鉆頭的機(jī)械鉆速，機(jī)械鉆速對(duì)于泥漿密度較低以及固相含量較高的泥漿可以發(fā)揮超高的鉆孔速度。而不分散低固相泥漿所具有的泥漿特點(diǎn)，恰恰符合提高鉆速對(duì)與泥漿的基本要求。

4.2護(hù)壁作用好。由于不分散低固相泥漿使用的處理溶劑為特殊的水解溶劑，使得泥漿在使用的過(guò)程中可以在孔壁外形成一個(gè)保護(hù)膜，保護(hù)膜的形成對(duì)孔壁完整性的保護(hù)以及阻止液體物質(zhì)的腐蝕有著很大的作用。

4.3潤(rùn)滑性能好。由于組成不分散低固相泥漿的水解物質(zhì)在自由組合的過(guò)程中成鏈狀結(jié)構(gòu)，所以使得泥漿在形成的時(shí)候往往具有很強(qiáng)的潤(rùn)滑特性，在鉆頭鉆進(jìn)的時(shí)候由于阻力的減小可以大幅度的提升鉆速。

4.4防漏作用好。由于不分散低固相泥漿內(nèi)部分子空間密度小，所以形成的整個(gè)泥漿的液柱壓力不大，不容易造成泥漿邊沿的測(cè)漏或者破裂現(xiàn)象。此外，泥漿本身所具有的保護(hù)膜作用，同樣可以防止泥漿的滲漏。

4.5沖洗效果好。由于不分散低固相泥漿組成成分的特殊性，所以它具有較強(qiáng)的分子流動(dòng)性，稀釋作用明顯。

4.6不分散低固相泥漿配置現(xiàn)場(chǎng)簡(jiǎn)易，容易操作。

5結(jié)語(yǔ)

隨著時(shí)代的發(fā)展，雖然煤田鉆探施工技術(shù)得到了很多先進(jìn)的設(shè)備的支持，但是由于外界環(huán)境因素造成的事故卻頻頻發(fā)生，煤田鉆探質(zhì)量以及效率受到了極大的挑戰(zhàn)。我國(guó)的煤田勘測(cè)行業(yè)只有真正認(rèn)識(shí)到低固相泥漿的重要性，切實(shí)的把施工技術(shù)把握的更加完善，才能真正發(fā)揮泥漿的作用，才能真正煤田勘測(cè)行業(yè)以健康、安全的姿態(tài)為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

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