簡述地質(zhì)找礦鉆探施工一般孔內(nèi)事故的處理方法

【摘 要】：隨著貴州省黃金地質(zhì)勘查的發(fā)展，淺部巖金日趨減少，“攻深找盲”的新認(rèn)識、新思路將成為今后地質(zhì)找礦的突破口，因此鉆孔的設(shè)計越來越深，井下鉆探事故發(fā)生的幾率也越來越多，如何避免事故的發(fā)生是鉆探工作者必須攻克的難題。本文以貴州天柱縣某金礦鉆探工程項目為例，就此進(jìn)行了簡要的概述，希望對同行研究者有些益處。

【關(guān)鍵詞】：地質(zhì)找礦；鉆探施工；孔內(nèi)事故；處理方法

近幾年，隨著貴州省黃金地質(zhì)勘查的發(fā)展，淺部巖金日趨減少，“攻深找盲”的新認(rèn)識，新思路，將成為今后地質(zhì)找礦的突破口，因此鉆孔的設(shè)計越來越深，這對鉆進(jìn)技術(shù)提出的要求更高。因此掌握好正確的事故處理方法對減少孔內(nèi)事故造成的人員和設(shè)備損傷來說至關(guān)重要。

1礦山地層地質(zhì)概況分析

在貴州省天柱縣某金礦普查鉆探工程項目，該項目設(shè)計鉆探工作量6000.00延米，孔深多為600～800米。本項目施工區(qū)域山高谷深，屬山丘地貌，礦產(chǎn)豐富，主要有金、硫重晶石、高嶺土等。地層主要為淺灰-灰黃色厚層狀沉凝灰質(zhì)板巖、變質(zhì)細(xì)-中粒長石石英砂巖、灰黃色絹云母粉砂質(zhì)板巖、粘土質(zhì)板巖、灰-灰黃色厚層狀砂質(zhì)板巖、灰白色厚層狀變余凝灰?guī)r。構(gòu)造帶多，巖層破碎。

2制定鉆探方案

在鉆進(jìn)過程中要解決礦化蝕變帶破碎、坍塌失穩(wěn)鉆孔的護(hù)壁；孔內(nèi)漏漿；深孔操作和鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)；事故的預(yù)防與處理等一系列的問題。針對工程施工地層的特點，精心制作《施工設(shè)計方案》，同時選用施工鉆進(jìn)配套用的相關(guān)泥漿材料與鉆具、鉆頭等。

2.1鉆進(jìn)用材料等相關(guān)配套設(shè)備參數(shù)

ZK3-1孔開孔，開孔孔徑Φ130mm，鉆進(jìn)到27米，下入Φ127mm套管。改徑Φ110mm鉆進(jìn)，至62米，下入Φ108mm套管。改Φ91mm鉆進(jìn)，到112.6米，下入Φ89mm套管。改Φ75mm繩索取心鉆進(jìn)。鉆進(jìn)到164米，孔內(nèi)開始出現(xiàn)漏漿情況，調(diào)整泥漿，降低漿液比重，加入木糠，801堵漏劑。泥漿比重1.03，漏斗粘度30.5秒。泥漿具體配方如下：清水+膨潤土2～3%+純堿0.2%+0.03% ～0.04%植物膠+0.2%Na-CMC（中粘）+0.02% ～ 0.03%聚丙烯酸鉀+2～3%木糠+1～2%801堵漏劑。

3發(fā)生的事故及處理方法

3.1事故原因（一）

鉆孔施工鉆進(jìn)到360.70米，遇強構(gòu)造破碎層，發(fā)生掉塊現(xiàn)象，鉆具被卡。

3.2事故分析及處理方法（一）

機臺首先采用上下竄動鉆具處理，效果不理想，后改為加大泵量，半離合開車，也沒有處理成功。后采取強力起拔，鉆具上來0.7米，卸出立軸鉆桿，提拉不動。在這種情況下，強行開車，可能會造成斷鉆桿事故。綜合分析決定采用頂、打的方法進(jìn)行處理。首先在吊錘中心鉆桿下部鎖接手上焊接受力環(huán)，用Φ15.5mm鋼絲繩鎖住受力環(huán)下部鉆桿，鋼絲繩上端再套在回轉(zhuǎn)器上卡盤底座部位，使用給進(jìn)油缸上頂，在約30KN壓力下，使用吊錘向上擊打。經(jīng)過大約二個小時后，鉆具上來2.3米，解卡，鉆具全部提出孔外。然后，加工接手鉆頭，配制水灰比0.5的水泥漿（水泥5包 + 清水125Kg + C6H15NO3 0.15Kg），約200升。下入接手鉆頭鉆具，掃孔到底，提離孔底0.3米，將水泥漿液一次灌入。替水按公式“Q替 = K q （L-ι）+Q地”計算約為1014升（孔內(nèi)靜止水位約26米），實際替水約1000升。再經(jīng)過30多個小時孔內(nèi)水泥凝結(jié)后，下鉆具透孔。換漿：清水 + 0.2%純堿+ 3%膨潤土 + 0.2%植物膠 + 0.3%纖維素（中粘）+ 0.03% ～0.04%腐植酸鉀 + 0.5% Fs-1速溶硅酸鈉 + 0.02% ～ 0.03%KP共聚物。

在接下來的施工鉆進(jìn)中，為了保持孔內(nèi)的孔壁穩(wěn)定性，我們使用了比前期施工要小的鉆進(jìn)參數(shù)，具體如下：鉆壓：鉆壓減少，能夠減輕鉆桿的徑向擺動，有利于保持不穩(wěn)定層段孔壁的穩(wěn)定性。按計算公式F=F1÷7.85+Pn×S+Pm×A?F1=584Kg。轉(zhuǎn)速：因為施工孔段的巖石完整性與均質(zhì)性都比較差，如果轉(zhuǎn)速高，鉆頭與孔底的接觸不平穩(wěn)，鉆具的軸、徑向振動就會加劇，會產(chǎn)生“敲打”孔壁的現(xiàn)象。同時，鉆頭金剛石、胎體會加快磨損，影響鉆頭的使用壽命。實際轉(zhuǎn)速嚴(yán)格控制在300轉(zhuǎn)/分鐘以下（不超過Ш檔）。泵量：采用I檔，不大于50升/分鐘。

3.3事故原因（二）

ZK4-2孔開孔，施工到46.00～47.00米，孔內(nèi)出現(xiàn)涌水現(xiàn)象。

3.4事故分析及處理方法（二）

涌水量經(jīng)過初步測量，每秒約1.8升，日涌水量約156.00噸。鉆進(jìn)到52.00米，進(jìn)行止水。首先采用聚丙烯酰胺、泥球加套管的方法進(jìn)行止水，效果不明顯，而后采取套管外包纏海帶的方法止水，仍然無法止住套管內(nèi)涌水。然后起拔套管，鉆進(jìn)，至58.00米，繼續(xù)采用套管、聚丙烯酰胺、泥球、海帶、布條止水。方法不成功。因此放棄原孔位，移機，距原孔位0.8米，重新開孔，鉆進(jìn)，原孔作為瀉壓孔使用。

再次鉆進(jìn)，孔深64.60米，Φ130mm口徑鉆進(jìn)施工到62米，再換徑Φ110mm鉆具鉆進(jìn)2.60米，采用Φ127mm×Φ108mm兩級套管變徑，布條包纏在連接接箍下部，長度約1米，呈錐狀，下入到孔內(nèi)，套管夾板夾住，用鉆機壓到孔底。而后，配制水灰比0.5的水泥漿（約90升），壓注到Φ108mm套管底部，孔內(nèi)待凝24小時，止水成功。

在本工程項目的施工中，深孔鉆進(jìn)鉆桿有相當(dāng)一部分是老鉆桿，經(jīng)長期使用后絲扣部分有磨損，且接頭多，為防止鉆桿與鉆桿聯(lián)接絲扣處沖洗液的漏失導(dǎo)致泵量、泵壓損失發(fā)生鉆頭得不到有效冷卻造成燒鉆，同時減輕絲扣的進(jìn)一步磨損，施工過程中全部使用絲扣油進(jìn)行涂抹。配方如下：石墨粉：黃油：廢機油=1：2：0.3。因為項目施工地層多數(shù)破碎不穩(wěn)定，所以在機臺施工起下鉆時，速度比正常鉆進(jìn)起下鉆的速度要慢約1/3，且升降機的操作平穩(wěn)，避免和減少了激動壓力及孔內(nèi)的“抽吸”現(xiàn)象，防止由于起下鉆而破壞孔壁，造成孔內(nèi)坍塌事故。

4經(jīng)驗總結(jié)

本項目施工中，由于種種原因，發(fā)生了多次孔內(nèi)事故，為總結(jié)經(jīng)驗，現(xiàn)簡述如下：

（1）對于ZK1-2孔，施工鉆進(jìn)到516.30米，發(fā)生鉆桿脫扣，因事故征兆不明顯，沒能及時發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致孔內(nèi)事故頭呈“喇叭口”，首先下入公錐撈取不成功，后下入平面鉆頭磨削孔內(nèi)事故頭5公分，第二次下入公錐撈取成功。ZK3-1孔，施工到360.70米，遇破碎層，掉塊，卡鉆，通過竄、扭、拉、頂、打的方法才處理成功。ZK0-3孔，鉆進(jìn)施工到622米，發(fā)生燒鉆事故，在往上頂?shù)倪^程中，阻力較大，鉆頭、下擴孔器留在孔內(nèi)。最后經(jīng)過小口徑掏芯，公錐錐住快速反復(fù)頂拉，半離合回轉(zhuǎn)，將事故鉆具撈出孔外。ZK5-1孔，鉆進(jìn)到465米，起鉆換鉆頭，再下鉆時，發(fā)現(xiàn)42米處下不去，原來是Φ89mm套管斷裂，錯位。利用報廢巖心管，加工成錐形鉆具，下入到孔內(nèi)事故頭處，壓擠，同時配制濃水泥漿灌注固定，水泥凝固后，下入錐形鉆頭慢慢掃透，得以成功處理。

（2）在復(fù)雜地層區(qū)域內(nèi)進(jìn)行鉆探施工作業(yè)，特別是對深孔進(jìn)行作業(yè)，應(yīng)注意以下幾個方面的問題：第一，操作人員必須是有相當(dāng)施工經(jīng)驗的熟練人員。第二，操作施工過程中，要求操作員認(rèn)真、專心，根據(jù)各種表征現(xiàn)象分析判斷孔內(nèi)情況，以采取相應(yīng)的技術(shù)措施。第三，確保泥漿的技術(shù)性能，每班必須對泥漿進(jìn)行維護(hù)。第四，現(xiàn)場配備好必要的材料與專用器具，如水泥、堵漏材料、錐形鉆頭、撈錐等等。第五，發(fā)生孔內(nèi)事故后，一定要計算出事故的準(zhǔn)確位置，根據(jù)實際操作中的情況，認(rèn)真分析事故的類別、原因，有針對性的制定出處理方案或辦法，嚴(yán)禁盲目操作造成重復(fù)事故，這一點很重要。

通過本工程的施工，在技術(shù)人員與操作人員的共同努力下，我們較好地解決了施工過程中的垮孔、卡鉆、漏失等問題，在過程中學(xué)會了判斷問題、解決問題的方法，鍛煉了隊伍?，F(xiàn)在已基本掌握了深孔施工的鉆進(jìn)技術(shù)，這將為我們今后的工作提供良好施工經(jīng)驗。

作者簡介：

王義文（1968.10.10--）男，漢族，廣西壯族自治區(qū)全州縣人。工商管理研究生學(xué)歷。1989年參加工作，從事鉆探工程多年，有相當(dāng)豐富的施工、管理經(jīng)驗。2012年調(diào)任廣西壯族自治區(qū)三一〇核地質(zhì)大隊興安基地管理開發(fā)辦公室副主任。endprint