繩索取心金剛石鉆進燒鉆事故處理及預(yù)防

林振福

摘要：繩索取心金剛石鉆進燒鉆事故的原因、征兆、預(yù)防及處理和分析；總結(jié)繩索取心金剛石在鉆進過程中的幾類燒鉆事故的處理措施；最終得出了預(yù)防燒鉆事故的幾點體會。

關(guān)鍵詞：繩索取心；金剛石鉆進；燒鉆；事故處理

繩索取心金剛石鉆進過程中，如果沖洗液技術(shù)參數(shù)不合理，鉆孔巖粉得不到及時排除，都會造成鉆頭冷卻不良，巖粉排除不暢，而燒鉆事故膠結(jié)最強的就是鉆頭部位。發(fā)生燒鉆事故后，首先應(yīng)根據(jù)施工情況，準確分析、判斷燒鉆程度、地層情況、孔內(nèi)情況及現(xiàn)場情況，迅速采取有利的技術(shù)措施，及時有效進行處理。筆者結(jié)合二十多年來從事野外鉆探施工技術(shù)經(jīng)驗，分析燒鉆事故的原因及總結(jié)處理經(jīng)驗，提出預(yù)防和杜絕燒鉆事故的幾點注意事項和技術(shù)措施。

一 繩索取心金剛石鉆進燒鉆事故的原因

繩索取心金剛石鉆進燒鉆事故的關(guān)鍵原因，是由于在鉆進過程中孔內(nèi)底部鉆頭部位失水或斷水，操作技術(shù)參數(shù)不合理，導(dǎo)致沖洗液量不足，不能冷卻鉆頭產(chǎn)生高溫而造成。一般情況下多是由于鉆機操作人員思想麻痹大意，精力不集中，不能嚴格按操作規(guī)程作業(yè)；沒有根據(jù)施工過程中的具體情況，作出正確判斷，并及時應(yīng)對孔內(nèi)情況變化，或是技術(shù)經(jīng)驗不足而造成的燒鉆事故發(fā)生。

二 繩索取心金剛石鉆進燒鉆事故的處理

繩索取心金剛石鉆進過程中燒鉆事故發(fā)生后，要根據(jù)發(fā)生事故過程中的真實情況進行分析、判斷以及孔內(nèi)燒鉆的具體情況、燒鉆程度、地層狀況等制定二套處理方案及措施。

1、鉆進過程中發(fā)生輕微燒鉆事故處理

繩索取心金剛石鉆進在地層比較完整，孔內(nèi)干凈時，如有發(fā)生燒鉆征兆，應(yīng)立即用升降機強力頂拔，不要死拉，采用回轉(zhuǎn)器開車邊鉆進邊上下拉動的措施；如提拉不動，再用千斤頂起拔進行處理。

2、完整地層繩索取心金剛石鉆進發(fā)生燒鉆事故處理

地層較穩(wěn)定，沖洗液為清水，孔內(nèi)干凈，巖粉厚度小于0.3米。處理此類事故，要先泡，泡就是讓燒結(jié)鉆具在孔內(nèi)停留一段時間，使燒結(jié)部位變軟；因為發(fā)生燒鉆后鉆頭與巖石燒結(jié)成一體，強行處理會造成鉆機、鉆塔及其它附件損傷。既存在一定的安全隱患，又浪費人力、物力，造成不應(yīng)有的損失。相反，根據(jù)熱脹冷縮的工作原理，待其冷卻后，鉆頭與巖石之間產(chǎn)生縫隙，粘結(jié)力減小，則燒結(jié)鉆具更容易提出處理，甚至不用處理就能輕易把鉆具提升到地面。

305號機臺2014年在廣東羅定市連州牛路坑礦區(qū)施工ZK21～2鉆孔時，由于該礦區(qū)巖層主要為沉積巖、變積巖及花崗斑巖地層，地層較完整、穩(wěn)定，臺班進尺達到二十多米。該孔設(shè)計孔深為580 m，釆用XY-4型油壓鉆機，PHP、CMC無固相沖洗液，繩索取心金剛石鉆進。鉆進至420 m時，孔內(nèi)巖粉厚度0.2 m，為搶進尺操作人員打開回水鉆進，使送水量減少，不能有效冷卻鉆頭，在交接班之前，由于工作人員麻痹大意，責(zé)任心不強急于下班，鉆進中進行交接班，認為地層完整、孔內(nèi)干凈，造成輕微的燒鉆事故的發(fā)生。燒鉆事故發(fā)生后，現(xiàn)場工作人員在處理事故時，經(jīng)驗不足，粗心大意，強拉硬頂鉆具過程中，把升降機的內(nèi)齒圈被拉崩。后因購買配件，拆卸安裝鉆機配件中，期間停待約21h。待修理拆換鉆機完畢后，在試車過程中，鉆具被輕松完整提出。觀察提出的鉆具，未發(fā)現(xiàn)鉆頭有什么明顯變形，只是發(fā)現(xiàn)鉆頭顏色變?yōu)楹谒{色，巖心為灰白色，呈粉狀和碎粒狀，用錘敲擊才能從鉆頭內(nèi)倒出。

3、繩索取心金剛石鉆進復(fù)雜地層燒鉆事故處理

繩索取心金剛石在地層復(fù)雜多變巖層中鉆進，泥漿作為鉆孔護壁堵漏，保護孔內(nèi)正常鉆進，在復(fù)雜地層中起到舉足輕重的作用。 如何在繩索取心金剛石鉆進過程中，合理控制好泥漿參數(shù)，減少或避免鉆進過程的燒鉆事故發(fā)生，特別是在地層復(fù)雜多變軟硬互層、破碎、漏失水的礦區(qū)施工，繩索取心金剛石鉆頭與巖石所鉆出的泥粉燒結(jié)成一體，而巖粉沉淀在鉆桿與孔壁較環(huán)狀間隙較小，再加上泥漿在孔壁上形成了泥皮，對鉆具有一定的吸附作用，嚴重影響正常鉆進，如果是泥漿配比不合理，鉆進技術(shù)參數(shù)沒有控制好，孔內(nèi)巖粉過多，更是增加燒鉆事故發(fā)生的復(fù)雜性，不可預(yù)測性，所以處理此類燒鉆事故一定要及時、準確、穩(wěn)妥的開展工作。

2014年，302號機在廣東羅定礦區(qū)連州斷裂構(gòu)造破碎帶施工，鉆進過程中，既掉塊、坍塌，又漏失水，地層復(fù)雜多變軟硬互層的孔段較多，巖石破碎，實在難以鉆進施工地層。我們在施工ZK21～2號鉆孔時，設(shè)計孔深620米，采用XY—4型油壓鉆機施工，鉆進工藝是采用金剛石繩索取心鉆進，鉆孔地層主要是上部黃土夾硬碎石塊，主要巖層為連州斷裂沉積巖、變積巖，遇水風(fēng)化。該鉆孔巖層共有六段破碎，易風(fēng)化掉塊，且構(gòu)造層內(nèi)有充填物，遇水膨脹，基本上全孔漏水，易坍塌。我們用CL植物膠無固相沖洗液，為達到防塌陷維護孔壁的穩(wěn)定。在鉆進至孔深523 m時，由于水泵工作不正常，水量減小，不能起到冷卻鉆頭作用，為了快速穿過破碎地段，機臺當(dāng)班沒有停鉆維護修理水泵，而是強行鉆進工作，從而造成燒鉆事故的發(fā)生。

處理該鉆孔的燒鉆事故，機臺當(dāng)班工作人員剛開始采用升降機強力提拉，千斤頂起拔的處理方法，把燒鉆事故越處理越復(fù)雜；針對該孔燒鉆事故；我們成立該鉆孔的事故處理領(lǐng)導(dǎo)小組，小組開會認真研究一套事故處理完整方案，如何應(yīng)用拉、頂、反、撈（打撈）、套（?。?、掏（掏空心）、磨（磨滅）、掏（鉆眼）、撈（取）、吸（磁鐵吸?。┑绒k法進行處理，對本事故的處理步驟和程序也需要全方位抓好落實，做好周密安排部署，從人員組織到材料加工準備等等工作的安排布置，這樣才開展燒鉆事故的處理工作。

①. 反：用反絲公錐（或母錐）反出全部鉆桿至內(nèi)管總成露出；

②. 撈（打撈）：用打撈器的打撈頭與鉆桿接手焊接，連接鉆桿打撈，撈出內(nèi)管總成，避免用打撈器直接打撈，因負荷較大，鋼絲繩易斷開導(dǎo)致打撈器總成掉入孔內(nèi)，造成二次事故，使事故更加復(fù)雜化；

③. 套（套?。河梅唇z母錐套入鉆孔內(nèi)鉆具上的腦袋反出鉆孔內(nèi)鉆具的上擴孔器；endprint

④. 掏（掏空心）：用Ф42普通金剛石鉆具配置硬質(zhì)合金鉆頭，掏空鉆孔內(nèi)鉆具里的巖心；掏空鉆孔內(nèi)巖心過程中，操作時必須嚴格控制轉(zhuǎn)速、鉆速、鉆壓以及泵量，做到慢轉(zhuǎn)速、輕鉆壓、小泵量，并專人觀察水泵泵壓變化情況。

⑤. 磨（ 磨滅）：消滅巖心管：加工帶導(dǎo)向器的環(huán)狀切鐵鉆頭，用Ф073 mm調(diào)質(zhì)45圓鋼，長度300 mm，上部絲扣和繩索鉆桿正常連接，間隔5 cm加工絲扣接胎體較硬金剛石鉆頭，下部為外徑42 mm（鉆頭可通過）、長180 mm，加工絲扣，與外徑為60 mm、長130mm導(dǎo)向外套相連并焊牢，整套消滅鉆具中通直徑20 mm，消滅鉆孔內(nèi)的事故巖心管至下擴孔器上部；

⑥. 掏（鉆眼）：由于鉆頭與金剛石胎體部分已燒結(jié)石鐵鉻狀。所以必須加工掏心打眼鉆頭，用直徑42mm鉆桿，上部加工接手和繩索鉆桿連接，下部鑲硬質(zhì)合金，硬質(zhì)合金外出刃1 mm，內(nèi)出刃1 mm，底出刃2 mm并留水口，透出鉆頭約0.3 m，打眼時壓力要輕，水路要暢通，轉(zhuǎn)速不宜過快，打眼時間不宜過長；

⑦. 撈（撈?。河霉z錐打撈，擰絲錐時要反復(fù)輕轉(zhuǎn)，不要擰死，往上頂時液壓表顯示7 Mpa，與卷揚機配合并用，最后把擴孔器與鉆頭被整體撈取上來，鉆頭已嚴重變形，燒結(jié)成成黑色，胎體完全脫落，成平底鉆頭；

⑧. 吸（磁鐵吸取）：加工磁鐵打撈鉆頭，把磁鐵放入舊鉆頭內(nèi)，用3 mm厚鋼板距鉆頭底部15 mm處封堵，鉆頭體上留出對應(yīng)的兩個小孔以便沖洗液流入和流出，把脫落在鉆孔內(nèi)的鐵屑、金剛石等吸磁到地面，便于清孔作業(yè)。

經(jīng)過事故小組及機臺全體人員七天七夜的同甘共苦的努力作戰(zhàn)，圓滿完成了此次燒鉆事故的處理；并順利完成ZK21～2鉆孔施工任務(wù)，達到地質(zhì)工作設(shè)計要求，為該礦區(qū)找多金屬礦提供重要材料及依據(jù)。

三. 繩索取心金剛石鉆進燒鉆事故的預(yù)防

1. 操作時要集中精力，隨時觀察鉆孔鉆進過程中鉆速變化、地層變化情況，水泵壓力表、孔口返水及動力運轉(zhuǎn)情況，發(fā)現(xiàn)異常情況立即提升鉆具離開孔底并及時排除；

2.保持泥漿泵良好運轉(zhuǎn)，確保鉆進過程鉆孔返水正常流通；

3.保持泥漿池清潔，及時清除泥漿池、泥漿槽和沉淀池里的巖粉、雜物；

4.下鉆時嚴禁一下到底，鉆具應(yīng)距孔底50公分m以上才能開泵送水，待沖洗液循環(huán)返水正常后，再緩慢將鉆具慢轉(zhuǎn)到孔底進行正常鉆進；

5.下鉆前必須檢查鉆具，不符合要求規(guī)定鉆具禁止下入孔內(nèi)，發(fā)現(xiàn)返水不正常立即停鉆，詳細查明各種原因；最后才開始施工。

6. 禁止使用外徑和水口嚴重磨損及底面不平的繩索取心金剛石鉆頭；

7. 正常鉆進過程中，應(yīng)保持孔內(nèi)清潔，不許有碎硬質(zhì)合金片和鐵片遺留于孔內(nèi)，其鉆孔內(nèi)巖粉厚度不得超過0.3 m

四. 體會及感想

根據(jù)繩索取心金剛石鉆進燒鉆事故的原因、孔內(nèi)情況、地層情況等綜合分析，只要工作人員采取有效的措施，機臺操作嚴格遵守操作規(guī)程，盡心盡責(zé)，正確使用合格鉆具、按規(guī)范要求使用泥漿，合理配制泥漿配比，保持泥漿清潔、不要任意加減鉆壓、不要隨意調(diào)整水量等，燒鉆事故是可以杜絕的。若發(fā)現(xiàn)有燒鉆征兆，要立即停鉆，果斷采取措施進行處理。在處理繩索取心金剛石鉆進孔內(nèi)燒鉆事故時，要認真記好燒鉆有關(guān)數(shù)據(jù)，收集好相關(guān)資料，根據(jù)孔內(nèi)燒鉆事故的嚴重程度及地層情況，分清事故的性質(zhì)和類型，認真總結(jié)、制定處理事故的方案，分析燒鉆事故原因，做出準確合理判斷，做到“對癥下藥”對燒鉆事故進行認真處理。

參考文獻

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