大口徑鉆孔首例成功救援的技術(shù)保障

趙原

2015年12月25日7時56分，山東省平邑縣萬莊石膏礦區(qū)發(fā)生坍塌。中國地震臺網(wǎng)測定，由坍塌引發(fā)的振動相當(dāng)于4.0級地震。坍塌事故發(fā)生時，井下有29名作業(yè)人員，最終有15名生還。其中，除事故當(dāng)天11人獲救外，有4名被困人員在井下經(jīng)歷了36天、850多個小時，終于在2016年1月29日升井獲救。這是我國首例大直徑鉆孔成功救援案例，在世界上也僅是第三例，在我國礦山救援史上具有里程碑式的意義。那么在這次成功救援的背后，開創(chuàng)了哪些新的救援技術(shù)手段呢？本刊記者采訪了參與此次救援的主要救援隊之一的國家礦山應(yīng)急救援淮南隊（以下簡稱“淮南隊”）鉆探分隊隊長、勘探處副處長丁同福。

記者（以下簡稱“記”）：丁隊長您好，2015年12月25日，平邑縣石膏礦坍塌事故發(fā)生后，對井下被困礦工的救援行動從始至終牽動著全社會的心，請您大致介紹一下當(dāng)時的情況，以及淮南隊參與救援的過程。

丁同福（以下簡稱“丁”）：事故發(fā)生后，位于山東省棗礦集團(tuán)和臨礦集團(tuán)救護(hù)隊第一時間進(jìn)入礦井偵察并施救，12月25日及26日凌晨，在-142 m水平11路西平巷17號工作面及以東區(qū)域成功救出11名礦工，發(fā)現(xiàn)1名遇難者。根據(jù)現(xiàn)場情況，現(xiàn)場事故救援指揮部決定采取打通救援通道的方法實施搜救，先后組織了3次救援行動。由于井下巷道持續(xù)坍塌，國家安全生產(chǎn)應(yīng)急救援指揮中心副主任高廣偉在第一時間提出了鉆孔救援的方案，協(xié)調(diào)、調(diào)集了國家礦山應(yīng)急救援淮南隊、兗州隊、開灤隊、北京大地特勘基地、礦山救援西安研究中心等國家級礦山救援隊伍攜裝備參與救援。

我們是12月26日凌晨接到國家安全生產(chǎn)應(yīng)急救援指揮中心的指令，淮南隊派出了50多人的救援隊伍，包括淮南隊下屬的鉆探分隊和安裝分隊。26日緊急裝運(yùn)13輛車，當(dāng)日15時30分從安徽省淮南市出發(fā)，星夜兼程，于12月27日凌晨1時30分到達(dá)事故救援4號井場，參與了5號大口徑救生鉆井施工和提人升井的全過程。12月30日，小口徑2號鉆孔被打通后，探測到4名幸存礦工。2016年1月1日，就在2號孔附近，2個直徑711 mm的大直徑救生鉆孔開鉆。1月6日，4號大口徑救生鉆孔遇到巖層塌落等問題進(jìn)展緩慢。1月23日，我們克服了卡鉆和透水等問題，將備用的5號大口徑鉆孔成功打到了指定位置。1月28日，5號大口徑孔打通，鉆井深度226.25 m。1月29日晚，成功提人升井。至1月31日開始撤回部分設(shè)備返程淮南，淮南隊在救援施工現(xiàn)場歷時37天。

記：此次救援中，淮南隊除大直徑鉆孔設(shè)備外，所使用的鉆探設(shè)備還有哪些？這些設(shè)備有哪些特點(diǎn)和優(yōu)勢？針對這次救援現(xiàn)場所遇到的的復(fù)雜情況發(fā)揮了哪些關(guān)鍵作用？

?。夯茨详犓褂玫你@探主體設(shè)備是德國RB-T90大口徑救生鉆機(jī)；5號大口徑施工配套有美國壽力雙工況900XHH/1150XH空壓機(jī)、英國產(chǎn)Ф711 mm潛孔錘、石探產(chǎn)Φ219 mm雙壁鉆桿和Φ680 mm加重管；國家安全生產(chǎn)應(yīng)急救援指揮中心還從開灤救援隊組織調(diào)運(yùn)空壓機(jī)及備用接頭，從山西虹安調(diào)運(yùn)Φ650 mm加重管和減震器等。

RB-T90大口徑救生鉆機(jī)能夠采用多種工藝施工，其最大的技術(shù)優(yōu)勢在潛孔錘大口徑氣舉反循環(huán)施工，對于穩(wěn)定的、堅硬的地層，鉆效達(dá)到4～5 m/h，目前國產(chǎn)鉆機(jī)尚未達(dá)到這一水平。在這次救援中，RB-T90施工5號大口徑救生井，采用多介質(zhì)正反循環(huán)交替施工，保證了能夠鉆下去；垮塌嚴(yán)重地層中，采用多路套管封閉處理，保證能夠成井。在國內(nèi)和國外，都處于領(lǐng)先技術(shù)水平。

記：在救援通道打通的過程中都遇到了哪些困難，最后是如何解決的？

?。捍舜尉仍ぷ鞣譃榈孛娴叵峦介_展，但是由于不斷有新的坍塌發(fā)生，對救援生命通道進(jìn)行了反復(fù)破壞，再加上空間狹小、操作困難，不斷給救援工作帶來阻力。

我主要談?wù)?號大口徑救生井通道打通過程中遇到的困難：

現(xiàn)場施工4號礦井的地層，自始至終一直在坍塌垮落、沉降變形，按規(guī)定不具備施工大口徑鉆井的基本條件。大口徑救生鉆井被賦予唯一的救人通道，整個施工過程，不僅僅用困難重重來表述，而是多次“最后一次機(jī)會了”后起死回生。舉幾個例子：施工到170 m時候，Φ711 mm潛孔錘及其加重、扶正鉆具，被垮塌地層“埋鉆”20多米，且在處理過程中還不斷垮塌，熟悉鉆探的人都知道，這么粗且長度超過11 m的加重鉆具被埋，面臨“死刑”的判決；Φ565 mm孔徑施工到井深216 m處，用Φ150 mm左右的視頻探頭，來探查孔內(nèi)水位及孔壁情況時，在井深120 m處被“卡”了，上不來下不去；在準(zhǔn)備提人前的幾個小時，下最后一趟鉆具處理井壁突出粘附物，在提人Φ508 mm工作管底口，鉆具被卡，又一次上下艱難；救生井深200多米、下了4路套管、最下部還有10 m裸孔段……

對于這些從未經(jīng)歷過的困難，我們想盡辦法，采取針對性措施，最終一次次化險為夷。比如：大鉆具“埋鉆”20多米，原有Φ219 mm雙壁鉆桿不能動彈，我們采用吊車下入Φ51 mm鉆桿，接入石油固井車高壓水“沖鋒陷陣”，高壓沖起被埋鉆具周圍的破碎巖塊，同時，再用吊車緊隨后下入Φ139.7 mm石油套管+15.24 mm高壓軟管，用空壓機(jī)的氣水反循環(huán)攜帶巖塊，排出孔外，再根據(jù)孔內(nèi)排渣情況，適時用鉆機(jī)強(qiáng)力起拔，孔里邊同時有4路管在一起“同心協(xié)力”，取得最后成功。這些操作每一步都非常謹(jǐn)慎，稍有不慎，就會造成“廢孔”的嚴(yán)重后果。再比如：因為地層坍塌，需要下入4路套管，除孔口管外，其它3路套管，哪一路若不能下置到預(yù)定孔深，都會造成后續(xù)無法施工，鉆孔無法利用嚴(yán)重后果。我們從技術(shù)上采取了能夠做到的全部的保持鉆孔垂直的措施。

記：作為首例大直徑鉆孔成功救援案例，救援過程中采取了哪些開創(chuàng)性的救援方法和手段？對于今后同類事故的救援有哪些借鑒意義？

?。捍舜尉仍菄鴥?nèi)第一次大口徑救生鉆孔施工，首次采用了很多新工藝、新技術(shù)、新裝備。在技術(shù)方案上，根據(jù)當(dāng)?shù)氐貙犹攸c(diǎn)，淺（表）層軟硬互層、多層段巖溶漏涌水、掉鉆及巖層破碎等，我們采用了旋挖鉆機(jī)施工，并引入專業(yè)石油固井隊伍和設(shè)備固管，下部再用RB-T90大口徑救生鉆機(jī)施工成井。根據(jù)成井需要和地層特點(diǎn)，鉆頭分別采用了潛孔錘、牙輪、刮刀，循環(huán)介質(zhì)分別采用空氣、泥漿、泡沫，工藝上分別采用空氣氣舉反循環(huán)、空氣氣舉正循環(huán)、泥漿正循環(huán)、泡沫正（反）循環(huán)等交替使用。在鉆具組合、鉆進(jìn)參數(shù)、鉆進(jìn)效率等方面，都積累了豐富的經(jīng)驗。

其中復(fù)雜地層鉆進(jìn)的目的是為大口徑救生井能夠成井，需要搞清楚復(fù)雜的情況，是地層不斷垮塌、破碎、漏失、溶洞等，來采用不同的針對性措施處理；對于地質(zhì)條件不清引起的地層復(fù)雜，可以現(xiàn)行施工一個小口徑地質(zhì)資料探查孔，根據(jù)探實資料來合理設(shè)置救生井結(jié)構(gòu)，能夠避免很多技術(shù)風(fēng)險。此外，對于小口徑救命孔，要快；對于大口徑救生井，要穩(wěn)！

記：淮南隊打鉆分隊平時的訓(xùn)練中，有哪些訓(xùn)練內(nèi)容與此次救援相關(guān)，并起到了關(guān)鍵作用？在救援隊的隊伍建設(shè)方面有哪些建議？

?。夯茨详牬蜚@分隊是打鉆的專業(yè)化施工隊伍。打鉆、安裝、撤卸等一系列流程完全適用應(yīng)急救援流程，與鉆井施工配套的材料加工制作、測井測斜、技術(shù)保障、成果資料等，都能夠符合國家應(yīng)急救援隊的要求。

打鉆是一個實操要求特別強(qiáng)的行業(yè)，我們的隊員都是在生產(chǎn)一線施工的隊員，很多都從業(yè)20～30年，具有豐富操作實踐和工程案例經(jīng)驗，我單位每年都施工30～40口地面大口徑瓦斯井，鉆井與救生井類似，但使用設(shè)備、工藝、技術(shù)與救生井完全不同。平常他們施工的鉆機(jī)是TSJ2000等水源鉆機(jī)，泥漿泵正循環(huán)施工；而救援德國RB-T90鉆機(jī)，采用空氣潛孔錘反循環(huán)鉆進(jìn)，由于購進(jìn)時間較短，平時接觸和訓(xùn)練都比較少，僅在2015年4月自行訓(xùn)練了半個月，小口徑正循環(huán)施工過1口淺孔。

俗話說：“上天容易入地難”。對于RB-T90大口徑救援鉆機(jī)，下一步更需要加強(qiáng)設(shè)備正常操作演練，加強(qiáng)操作的熟練程度和配合的默契程度。沒有幾年時間的操作積累，對于RB-T90是很難得心應(yīng)手駕馭的。

這次大口徑鉆孔救援，我們在技術(shù)上、組織上、后勤保障上有很多方面還需要不斷改進(jìn)提高。技術(shù)上：需要解決復(fù)雜地層鉆進(jìn)問題、孔徑與管徑匹配、井斜與落點(diǎn)控制、工藝改進(jìn)等；在組織上：要建立權(quán)威專家系統(tǒng)，構(gòu)建以大鉆施工為主體的方案；在后勤保障上：不要因為受冷受累受凍而減員，消減了最重要施工主線。

編輯 趙 原