復(fù)雜地質(zhì)條件下礦山大口徑鉆孔施工技術(shù)特點(diǎn)分析

隨著我國(guó)施工技術(shù)越加豐富，在對(duì)礦物開采過程中，逐步向著更加偏遠(yuǎn)、地質(zhì)情況復(fù)雜的地區(qū)挺近，面對(duì)工作環(huán)境越發(fā)惡化，在開采是需要強(qiáng)化施工技術(shù)，才能保障開采工作的安全性，為開采人員的生命財(cái)產(chǎn)保駕護(hù)航。在復(fù)雜地質(zhì)條件中，需要運(yùn)用安全、高效的方式進(jìn)行大口徑鉆孔，強(qiáng)化礦物開采過程中的通風(fēng)、排水、下電纜及礦山救援等功能，為綠色礦山建設(shè)提供借鑒。當(dāng)然，根據(jù)用途的不同，可以對(duì)大口徑工程進(jìn)行套管直徑的設(shè)定，數(shù)值在Φ450mm-Φ1100mm范圍為最佳，而井深設(shè)置的范圍多數(shù)會(huì)小于Φ1000m。

1.前往西藏的道路：從都蘭出發(fā)，西至格爾木，再正南行，相繼經(jīng)過昆侖山口、安多、那曲，通往拉薩，并經(jīng)過拉薩前往印度。

基于復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境下，通過大口徑鉆孔的方式進(jìn)行施工，多數(shù)會(huì)鉆遇到沉積巖地層，該地層巖類別較多，條件極為復(fù)雜，會(huì)在無形中增加大口徑鉆孔的難度，所以，通過對(duì)復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境的研究，利用大口徑鉆孔施工技術(shù)開啟施工，對(duì)于我國(guó)的施工技術(shù)而言是極具現(xiàn)實(shí)意義的。

1 大口徑鉆孔技術(shù)施工特點(diǎn)

與一般的地質(zhì)鉆孔相比較，大口徑施工需要掌控其井眼的直徑大小、套管直徑的大小、套管重量的大小等等，這樣才能對(duì)后續(xù)下管風(fēng)險(xiǎn)加以預(yù)判，了解固井的難度，從而對(duì)井斜要求進(jìn)行鮮明工藝技術(shù)特點(diǎn)的分析，從而對(duì)大口徑鉆孔技術(shù)特點(diǎn)加以分析，了解巖層破碎帶、易斜底層及易漏地層中開展大口徑鉆孔施工需要具備哪些技術(shù)，并對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)內(nèi)容及施工安全性進(jìn)行分析，為后續(xù)開展大口徑鉆孔施工提供有效的指導(dǎo)。

選取了粗糙表面的金屬鋁和銅樣品，在1 064 nm波長(zhǎng)下開展了材料反射特性的測(cè)量實(shí)驗(yàn)，并利用幾何光學(xué)近似的方法對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。

面對(duì)巖層傾角大的問題，可以通過地層中鉆進(jìn)入，滿足發(fā)生孔斜的現(xiàn)象，從而保障鉆孔的垂直度，當(dāng)該問題滿足設(shè)計(jì)與套管安裝需求時(shí)，需要對(duì)孔斜加以控制，常用的方法就是利用大口徑鉆孔時(shí)，對(duì)孔斜加以施工，利用扶正器、減壓慢鉆的方式進(jìn)行

。

1.1 套管直徑大

為滿足復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境的施工需求，需要通過大口徑鉆孔的方式對(duì)礦山瓦斯抽采、強(qiáng)排水、通風(fēng)、輸冰降溫、送料、下電纜等功能加以探索，了解大口徑鉆孔中套管直徑大小，有關(guān)直徑的設(shè)置應(yīng)大于地質(zhì)鉆孔、石油鉆孔等。最好將其設(shè)置在Φ450mm～Φ800mm之間，最大的工作套管直徑已達(dá)Φ1100mm。

1.2 終孔孔徑大

基于套管重量的龐大，無法通過遠(yuǎn)超鉆機(jī)的提升能力與鉆塔的承載力完成相應(yīng)的施工，多數(shù)需要通過漂浮的方式完成下管工作，但由于整體管壁厚焊接的時(shí)間長(zhǎng)，需要在下管前對(duì)孔內(nèi)的泥漿性能及孔壁的穩(wěn)定性能進(jìn)行更深層次的要求?；诳讖降脑黾?，在地層中礫巖層、粘土層等狀態(tài)下會(huì)發(fā)生坍塌變形的風(fēng)險(xiǎn)，也為下管施工增加了難度與風(fēng)險(xiǎn)。所以，在下管施工時(shí)，會(huì)遭遇到被卡或套管無法滿足設(shè)計(jì)的孔深，從而無法操控套管，嚴(yán)重時(shí)還可能無法使用該鉆孔。

1.3 下管風(fēng)險(xiǎn)大

為滿足復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境的施工需求，在大口徑鉆孔過程中，要確保終孔孔徑的大小是取決于套管直徑的大小，這樣才能保障常規(guī)鉆孔與礦山豎井間的施工正常進(jìn)行。而場(chǎng)景的終孔孔徑設(shè)置在Φ450mm～Φ1000mm之間。隨著近年來礦山開采的發(fā)展，施工鉆孔的孔徑也在不斷擴(kuò)大，最大終孔直徑已達(dá)Φ1500mm。

1.4 套管重量大

首先是扶正器這一方法，通過利用大口徑鉆孔施工，設(shè)置扶正器對(duì)井斜加以控制，而扶正器與鉆孔的直徑相同，將其連接在不同的鉆鋌位置，確保滿眼鉆的長(zhǎng)度大于20m，這時(shí)了解到使用該方法可以有效減少鉆具與孔壁間的縫隙，從而最大限度的控制鉆孔偏斜

。

1.5 固井難度大

基于大口徑鉆孔與套管的環(huán)狀容積較大，在施工時(shí)，要考慮到固井水泥量會(huì)比普通鉆孔大得多，所以，基于大口徑鉆孔而言，要做好固井工作，需要在短時(shí)間內(nèi)將大量的水泥漿注入在孔內(nèi)完成置換鉆孔與套管間的縫隙內(nèi)的泥漿上返至地面，這樣的操作對(duì)于古井設(shè)備與施工組織而言，要求極高。若鉆孔孔壁不夠規(guī)則，那么需要在保障大環(huán)空體積套管的固管質(zhì)量，從而滿足大口徑鉆孔古井施工的相關(guān)需求

。

1.6 井斜要求嚴(yán)

基于大口徑鉆孔的具有很多用途，但若將其設(shè)置在井斜中，那么要做的工作還是極多的。需要減少下巷道的挖掘工作，才能滿足鉆孔靶位的設(shè)置，并將該靶位攝于井底巷道附近，從而滿足鉆孔井底位置的限制要求，從而使鉆孔井垂直。同時(shí)，基于井斜過大，會(huì)為鉆孔造成困難，從而對(duì)套管中的下入造成困難。面對(duì)這樣的問題，就要對(duì)大口徑鉆孔特點(diǎn)加以掌控，針對(duì)其特點(diǎn)進(jìn)行施工，即使更多的復(fù)雜地質(zhì)條件，也可以用該方式進(jìn)行相應(yīng)的施工，從而保障鉆孔施工質(zhì)量，確保施工得以安全順利的進(jìn)行

。

2 復(fù)雜地質(zhì)條件下鉆孔施工技術(shù)

2.1 泥漿

在施工過程中，需要將泥漿作為鉆孔施工的主力，才能將鉆機(jī)在運(yùn)行中產(chǎn)生的大量巖石粉帶出，而泥漿在這樣的狀態(tài)下，會(huì)將孔內(nèi)循環(huán)流動(dòng)過程中在孔壁上形成的泥皮加以鞏固，從而起到保護(hù)孔壁穩(wěn)定的作用。大口徑鉆孔施工中較為常用泥漿指標(biāo)為密度在1.20g/cm

～1.25g/cm

、失水≤12ml、漏斗粘度在35s～45s、PH值8～10、泥皮厚度≤1.5mm、含沙量≤4%，所以，在復(fù)雜地質(zhì)條件下開展施工時(shí)，需要通過大口徑鉆孔施工，針對(duì)泥漿選擇方面，可以考慮到不同地層對(duì)于泥漿整體的性能，這樣才能在后續(xù)條件下，順利開啟鉆孔施工工作。若在施工中存在易垮塌類不穩(wěn)定的地層，需要在泥漿中加入適當(dāng)?shù)姆浪鷦?，提升泥漿整體防塌陷的能力

。

若發(fā)現(xiàn)巖石嚴(yán)重破碎，泥漿護(hù)壁不足的問題時(shí)，需要立刻停止循環(huán)泥漿，并按照4:6的方式向孔內(nèi)拋投水泥，與粘土料混合，并利用開動(dòng)鉆機(jī)，通過攪拌的方式對(duì)混合料進(jìn)行充填，當(dāng)坍塌斷的高處于2m的位置時(shí)，需要對(duì)塌孔段的鉆具進(jìn)行停鉆，確?；旌狭咸幱?4小時(shí)的固結(jié)狀態(tài)，并以每小時(shí)不足0.3m的速度循環(huán)鉆入到坍塌路段1m處，完成正常的鉆進(jìn)

。

輪胎市場(chǎng)下滑。前三季度，國(guó)內(nèi)輪胎市場(chǎng)表現(xiàn)疲軟，主要品種價(jià)格普遍下跌。目前，國(guó)內(nèi)輪胎市場(chǎng)總體維持弱勢(shì)調(diào)整局面。由于出口增長(zhǎng)放緩，供需矛盾依然突出，輪胎行業(yè)效益持續(xù)低位徘徊。預(yù)計(jì)后市國(guó)內(nèi)輪胎市場(chǎng)總體將保持基本平穩(wěn)的格局，價(jià)格低位運(yùn)行。

這里所用的制備方法，多是通過高速回轉(zhuǎn)式的攪拌方式完成攪拌成漿的設(shè)置，將其放在儲(chǔ)漿池內(nèi)，通過泥漿泵送入孔內(nèi)。若對(duì)于樁位進(jìn)行內(nèi)容的分散設(shè)置，將造成樁數(shù)的降低，從而使人工挖掘樁孔頂部的數(shù)據(jù)增加，利用鉆機(jī)，對(duì)孔內(nèi)投擲漿材料邊進(jìn)行正循環(huán)泥水，完成足量泥漿的制作，常用泥漿的技術(shù)指標(biāo)如下（見表1）：

圖4中c代表通道數(shù);k代表卷積核大小;s代表卷積步長(zhǎng);p代表擴(kuò)充數(shù)。我國(guó)的車牌由7個(gè)字符組成,第一個(gè)為省份簡(jiǎn)寫漢字,其余為數(shù)字或者大寫字母。我國(guó)的車牌共包含31個(gè)省份名稱簡(jiǎn)寫,10個(gè)阿拉伯?dāng)?shù)字,24個(gè)大寫英文字母(去除掉O和I),所以每個(gè)全連接層共有65個(gè)類,將7個(gè)全連接層經(jīng)過通道連接層重組后由分類層做分類。Conv6的卷積核大小為5×26,卷積步長(zhǎng)為2×3,在最后一個(gè)卷積層之后,對(duì)每一個(gè)輸入圖片計(jì)算,得到一個(gè)具有位置信息的64個(gè)通道的7×21大小的特征圖張量,此特征圖從左至右依次與7個(gè)車牌字符信息的網(wǎng)絡(luò)高層抽象對(duì)應(yīng),經(jīng)過隨機(jī)失活層后,并列連接的7個(gè)全連接層分別對(duì)應(yīng)7個(gè)車牌字符的分類任務(wù)。

2.2 巖層破碎帶鉆進(jìn)

在施工中，要保障泥漿性能，就需要通過綜合化分分析，了解地質(zhì)資料及鉆孔時(shí)地層的整體情況，針對(duì)鉆進(jìn)孔口時(shí)的出渣情況進(jìn)行問題的分析，根據(jù)巖層破碎的情況及時(shí)調(diào)整泥漿性能，從而提升泥漿整體的護(hù)臂能力，避免在施工過程中，因破碎坍塌而出發(fā)施工隱患，這樣才能確保施工得以安全順利的開展。針對(duì)主塔墩離背斜軸較近，構(gòu)造的應(yīng)力是極為集中的，所以需要通過勘探揭露的方式找尋碎石狀的巖層，所以要對(duì)成孔時(shí)易出現(xiàn)的塌孔進(jìn)行內(nèi)容的掌控。根據(jù)巖層的變化進(jìn)行泥漿的更換，利用綜合分析的方式勘探相鄰孔的鉆進(jìn)記錄，這樣才能觀察到鉆進(jìn)孔出渣的情況，從而判斷巖層的變化。若發(fā)現(xiàn)存在破碎的巖層需要立即更換膨潤(rùn)的土泥漿，更要根據(jù)巖層的破碎程度進(jìn)行泥漿指標(biāo)的更換，提升護(hù)壁的能力。

通過在灌注樁中加入泥漿，制備護(hù)壁泥漿，確保地層巖石的完整程度，若巖石處于不完整的塌孔狀態(tài)，需要利用較低較低的黏土泥漿進(jìn)行填補(bǔ)，若地層為破碎易塌陷的狀態(tài)，可以選用膨潤(rùn)土，從而完成整體灌注的施工工作。這時(shí)可以將黏土的水質(zhì)量設(shè)置為20%～30%，重晶石為17kg/m

泥漿；CMC的土質(zhì)量的0.05%～0.1%，膨潤(rùn)土為水質(zhì)量的6%～8%，鋸末屑為水質(zhì)量的1%～20%膨潤(rùn)土泥漿，CMC為膨潤(rùn)土質(zhì)量的0.05%～0.1%，重晶石為17kg/m

～30kg/m

泥漿，鋸末屑為水質(zhì)量的1%～20%。

安全管控一體化：建立安防、安全環(huán)保監(jiān)控、生產(chǎn)監(jiān)控和圖像監(jiān)控于一體的智能化安全監(jiān)管中心，現(xiàn)場(chǎng)安全管控狀態(tài)一目了然；整合各類信息，先兆識(shí)別預(yù)警，應(yīng)急處置全面支撐，決策有據(jù)可依。

通過注漿的方式可以有效加固圍巖，并對(duì)鉆進(jìn)過程中發(fā)生的巖石、養(yǎng)成破碎狀況加以分析，通過正常的泥漿護(hù)臂技術(shù)無法滿足破碎圍巖的支撐需求，從而造成孔壁坍塌問題的出現(xiàn)。這時(shí)，需要立即停止注漿工作，利用地面帶壓注水泥漿的方式，對(duì)破碎的圍巖加以固定，從而滿足水泥漿中迅速凝固的需求，使破碎的圍巖成為一個(gè)加固堅(jiān)硬的整體，再按照施工程序開展鉆孔工作，當(dāng)然，在鉆孔過程中，還要實(shí)時(shí)關(guān)注圍巖的狀況，若有需要，可以對(duì)圍巖進(jìn)行二次加固，確保整體鉆孔的穩(wěn)定性，提升施工安全的需求。該方式適用于巖層極為破裂的情況，當(dāng)拋投水泥，將其置放在水泥粘土出，利用護(hù)壁的方式對(duì)其孔壁外1m的圓周出進(jìn)行孔距灌漿，按照1.5m～2m的孔距完成設(shè)置工作，并利用地質(zhì)鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔完成灌漿管的填罐工作，若按照0.6：1的方式進(jìn)行水灰比灌水泥漿，需要在其中加入速凝劑，從而有效解決該問題，使破碎的巖石凝結(jié)成整體，并按照正確的方式完成鉆進(jìn)工作，降低發(fā)生塌孔的現(xiàn)象了。在灌漿后需要經(jīng)歷3晝夜的時(shí)間保障水泥灌漿的固結(jié)狀態(tài)，利用該方式處理巖層的破碎極為有效。但這樣的做法存在造價(jià)高的問題，只有在其他方式失效的情況才采用該方式完成巖層的破碎解決工作。如：大橋的主墩孔在鉆進(jìn)45m處時(shí)出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，需要了解鉆具的深度與孔深的狀態(tài)，這樣才能將剩下的鉆具切割后提出后用的混凝土灌注，并對(duì)周邊的灌漿孔進(jìn)行布設(shè)，在灌漿處理后，并在其周圍加設(shè)新的補(bǔ)樁，依舊引用正常的鉆進(jìn)方式進(jìn)行成孔設(shè)置

。

2.3 易斜地層鉆進(jìn)

通過大口徑鉆孔對(duì)現(xiàn)有的工程內(nèi)容加以設(shè)計(jì)，了解其施工特征與水文水井、礦產(chǎn)資源在鉆孔過程中的不同之處，并對(duì)大口徑鉆孔的特點(diǎn)加以概述，即五大、一嚴(yán)，五大為套管直徑大、終孔孔徑大、下管風(fēng)險(xiǎn)大、套管重量大、固井難度大，而一嚴(yán)內(nèi)容為井斜要求嚴(yán)，相關(guān)內(nèi)容如下：

在施工過程中，大口徑鉆孔需要滿足工作套管的厚度，才能完成相應(yīng)的施工。但由于套管的三軸抗擠壓能力的強(qiáng)度受使用年限的限制，所以對(duì)于工作套管而言，壁厚越大，套管越重。就一般的施工排水鉆孔而言，下入Φ720mm×24mm，或者Φ720mm×32mm，其直縫套管為808m，套管重量達(dá)378t。所以工作套管需滿足一定的厚度，才能完成相應(yīng)的施工。

其次是減壓慢速鉆進(jìn)這一方法，可以利用巖層的傾角的方式對(duì)鉆孔加以施工，鉆進(jìn)時(shí)需減壓50%，適當(dāng)降低鉆進(jìn)速度，才能保障鉆孔的垂直度在可控范圍內(nèi)。同時(shí)，針對(duì)不同的操作需求，有關(guān)工作人員可以利用鉆進(jìn)參數(shù)相一致的方式對(duì)鉆具及技術(shù)參數(shù)進(jìn)行整理，不得任意更改

。

最后是無線隨鉆技術(shù)這一方法，通過對(duì)大口徑導(dǎo)入正孔，鉆進(jìn)的過程是在無線隨鉆的方式下傾斜進(jìn)入其中的，從而時(shí)刻監(jiān)督鉆孔的傾斜方位，并就其角度變化對(duì)內(nèi)容加以控制，針對(duì)孔斜與方位角設(shè)置超出預(yù)設(shè)希望的，可以在第一時(shí)間內(nèi)利用無線隨鉆的糾斜技術(shù)對(duì)其進(jìn)行定向的糾斜設(shè)置，確保鉆孔中的靶和套管得以順利的下放

。

103例淋巴瘤患者中，LDH升高組為47例（45.6%），LDH正常組為56例（54.4%）。LDH升高組和正常組SUVmax分別為10.11±6.41和8.76±4.89，二組間SUVmax差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。

2.4 易漏地層鉆進(jìn)

在下鉆時(shí)要了解整體的速度，防止過度的壓力造成速度的加快，并由專人對(duì)泥漿返出情況加以記錄，了解泥漿液面的變化狀況。同時(shí)，基于大口徑鉆孔的設(shè)置，要做好易漏地層的管控工作，嚴(yán)格管控泥漿整體性能的設(shè)定，避免因比重過大壓漏地層。在鉆進(jìn)過程中，若發(fā)生漏失情況，需要對(duì)漏失中的內(nèi)容加以詳細(xì)的記錄，如：整體的層位、漏失量、速度、泥漿性能等，從而找到有效方案，緩解因漏洞造成的危害

。

在利用大口徑鉆孔施工時(shí)，若發(fā)生井漏現(xiàn)象，可以利用鋸末屑摻入泥漿中，堵塞巖層的縫隙，還可以將鋸末放入在黏土中，做成泥團(tuán)，利用鉆具進(jìn)行強(qiáng)烈的攪拌，將其擠入漏水的巖層中，起到更為堅(jiān)固的防漏效果。若漏漿問題極為嚴(yán)重，則需要利用注水泥漿的方法進(jìn)行堵漏，提升地層防漏能力。

3 結(jié)語

綜上所述，在復(fù)雜的地質(zhì)條件下開啟大口徑鉆孔施工工作，是為了保障工程整體的安全性才開啟的，而該施工方案是一項(xiàng)專業(yè)性極強(qiáng)的工作內(nèi)容，需要在前期進(jìn)行精細(xì)化的設(shè)置，做出完整的專項(xiàng)施工方案，并在施工前期掌握全面的地質(zhì)材料，并根據(jù)材料內(nèi)容制訂鉆孔施工方案，確保鉆孔方案安全開展，為后續(xù)大口徑鉆孔施工的優(yōu)化奠定基礎(chǔ)。

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