礦田復(fù)雜地層大口徑金剛石繩索取心鉆進工藝

某礦田巖層結(jié)構(gòu)為第四系、鐵白云質(zhì)粉砂質(zhì)千枚巖，鈣質(zhì)鐵白云質(zhì)粉砂質(zhì)千枚巖。結(jié)合現(xiàn)場實地勘察資料顯示：本區(qū)域內(nèi)的斷層破碎帶分布相對集中，局部巖層結(jié)構(gòu)松散明顯，且呈現(xiàn)出較為顯著的泥性形態(tài)。在既往的施工作業(yè)實施過程當(dāng)中，使用XY-4型鉆機，鉆進過程當(dāng)中，配合泥漿護孔處理，提鉆取芯，施工期間出現(xiàn)嚴(yán)重的坍塌事故，鉆進工作面掉塊現(xiàn)象頻繁，存在大量的安全事故。在對該區(qū)域鉆孔作業(yè)存在問題進行分析的基礎(chǔ)之上，在近期針對該復(fù)雜地層工作面展開施工作業(yè)的過程當(dāng)中，選取了基于大口徑金剛石繩索取芯鉆進的施工工藝，配合對低固相泥漿原材的應(yīng)用，避免了復(fù)雜地層對鉆進作業(yè)的影響，可為同類工程作業(yè)的開展提供一定的借鑒，現(xiàn)總結(jié)如下：
　　1、大口徑金剛石繩索取芯鉆進思路分析
　　在本復(fù)雜地層上部鉆進作業(yè)的實施過程當(dāng)中，A/B鉆孔均設(shè)置為斜向鉆孔，頂角允許角度為1°/100.0m。為確?，F(xiàn)場鉆進作業(yè)的安全可靠，對鉆進期間方位角的偏差控制標(biāo)準(zhǔn)為：在穿越礦層下盤區(qū)域的條件下，與剖面線的偏離角度控制在±5.0m范圍之內(nèi)，終孔口徑控制在91.00mm范圍之內(nèi)，對應(yīng)巖心采取率應(yīng)控制在75.0%范圍之內(nèi)。
　　在本次基于大口徑金剛石繩索取芯鉆進工藝對該礦田復(fù)雜地層結(jié)構(gòu)進行鉆進作業(yè)的過程當(dāng)中，所選取鉆進機具為基于HXY-42T型的塔機一體鉆機設(shè)備，同步配置工作規(guī)模為56.0kW單位的柴油動力機提供動力支持。鉆進現(xiàn)場水泵為BW250型，配備柴油動力機工作規(guī)模為16.4kW。同時，工作面鉆進作業(yè)實施過程當(dāng)中，所選取鉆具為PQ、HQ兩型。其中，PQ鉆具鉆頭內(nèi)徑參數(shù)為85.0mm，鉆頭外徑參數(shù)為122.0mm，鉆桿外徑為114.0mm，鉆桿內(nèi)徑為101.3m；HQ鉆具鉆頭內(nèi)徑參數(shù)為63.5mm，鉆頭外徑參數(shù)為95.8mm，鉆桿外徑為89.0mm，鉆桿內(nèi)徑為77.8m。
　　在基于大口徑金剛石繩索取芯鉆進工藝對該礦田復(fù)雜地層結(jié)構(gòu)進行鉆進作業(yè)的過程當(dāng)中，由于鉆進工作面涉及到一定的破碎帶以及軟弱巖層結(jié)構(gòu)，為了最大限度的控制鉆進期間的壓力數(shù)值，降低轉(zhuǎn)動速度，對工作面進尺指標(biāo)進行嚴(yán)格控制，鉆壓應(yīng)當(dāng)在允許標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)之上下調(diào)1/4～1/2比例，鉆進轉(zhuǎn)動速度需≤400.0r/min，以確保工作面進尺的平穩(wěn)性。
　　2、大口徑金剛石繩索取芯鉆進要點分析
　　1）護孔措施
　　本區(qū)域內(nèi)地層結(jié)構(gòu)相對比較復(fù)雜，局部孔段區(qū)域內(nèi)巖層松軟水平高，表現(xiàn)泥狀形態(tài)。在鉆進作業(yè)過程當(dāng)中，可以預(yù)見的是：出現(xiàn)破碎帶、孔內(nèi)坍塌現(xiàn)象、超/縮徑現(xiàn)象的可能性較大。且鉆進期間的阻力始終維持在較高水平，但鉆孔內(nèi)部不可查漏失現(xiàn)象。為提高復(fù)雜地層施工期間，鉆進作業(yè)的安全性，提高作業(yè)保障水平，需要對護孔方法進行合理的改進與優(yōu)化。結(jié)合相關(guān)施工經(jīng)驗來看，多推薦使用漿液與套管相互結(jié)合的護孔方法，上部地層以套管為主，下部地層以漿液為主。在鉆進作業(yè)區(qū)域遭遇破碎帶情況下，及時以水泥漿灌注方式進行護孔。
　　在對本區(qū)域復(fù)雜地層對應(yīng)A孔以及B孔進行施工作業(yè)的過程當(dāng)中，結(jié)合現(xiàn)場記錄資料，發(fā)現(xiàn)，A孔在鉆進至260.5m位置，B孔在鉆進至541.6m位置狀態(tài)下，巖心表現(xiàn)泥性形態(tài)。該問題的出現(xiàn)致使鉆進期間出現(xiàn)明顯的縮徑夾鉆問題。為改善該問題，施工期間對泥漿配合比數(shù)值進行了合理的調(diào)整，適當(dāng)增加膨脹土加入劑量。同時，為避免在A孔鉆進期間，鉆桿內(nèi)壁出現(xiàn)結(jié)泥皮的問題，需要對鉆進速度進行控制（推薦標(biāo)準(zhǔn)為400.0r/min）。而對于B孔而言，由于在鉆進工作面遭遇破碎帶的同時，還伴隨出現(xiàn)一定程度上的孔內(nèi)坍塌問題，加進鉆桿的難度較大，嚴(yán)重影響鉆進作業(yè)的持續(xù)。針對該問題，所采取的措施為：將鉆具放置于孔底位置，卸掉水龍頭后撈心后加鉆桿鉆進，穿離破碎帶，使用水泵完成水泥漿灌注作業(yè)，繼而對破碎帶孔段進行封閉處理，期間需要加入濃度為4.0%的速凝劑，在灌注的同時，同步上掃鉆具，確保水泥漿全部灌注入鉆孔內(nèi)部。最后，注入劑量為70.0L替漿水。
　　2）潤滑減阻措施
　　對于如本文所例舉一類大口徑孔而言，在鉆進作業(yè)的實施過程當(dāng)中，往往會產(chǎn)生相當(dāng)大水平的阻力。針對該問題，為保障工作面鉆進作業(yè)的可靠與有效，應(yīng)當(dāng)從對鉆孔孔身結(jié)構(gòu)與鉆具級配的契合為重點關(guān)注對象，確保鉆具鉆進期間始終處于滿眼狀態(tài)。
　　在對鉆孔進行鉆進作業(yè)的過程當(dāng)中，先使用PQ鉆具進行作業(yè)，鉆進至170.0m位置。嘗試下入4.5mm壁厚無縫鋼管，同步使用厚度為8.0mm的無縫鋼管加工中接箍對鉆具進行表面調(diào)至處理。依照此種方式，在套管內(nèi)部形成內(nèi)扶正，從而對降低鉆桿柱體內(nèi)部與套管內(nèi)壁相互接觸面積而言有確切的效果與價值，這對于控制鉆進阻力水平而言也有顯著價值。在鉆孔竣工作業(yè)完成后，通過對套管的觀察發(fā)現(xiàn)：套管內(nèi)部接箍位置存在比較嚴(yán)重的磨損問題。而對于同步加工中接箍的無縫鋼管而言，則較少出現(xiàn)磨損問題，證實內(nèi)扶正對于鉆進期間潤滑減阻的顯著價值。
　　同時，在本工程同類大口徑金剛石繩索取芯鉆進工藝的實施過程當(dāng)中，還有如下幾個方面的措施值得借鑒與落實：第一，大口徑金剛石繩索取芯鉆進工藝實施期間，相關(guān)泥漿原材需要加強管理，同步對泥漿性能進行定期監(jiān)測。針對現(xiàn)場施工期間，質(zhì)量性能不符合要求的泥漿，需要及時調(diào)整或更換，避免在沖洗液作用下，造成惡性循環(huán)問題；第二，為提高鉆進期間的工作質(zhì)量與效果，可在孔壁上形成薄韌泥皮，達到降低孔壁巖石結(jié)構(gòu)相對于鉆桿柱體結(jié)構(gòu)的摩擦阻力，配合對皂化油的使用，保障鉆進工作面潤滑性能可靠。
　　3、結(jié)束語
　　在針對如本文一類煤礦復(fù)雜地層大口徑金剛石繩索取芯鉆進工藝的實施過程中，除需要注意對相關(guān)參數(shù)的嚴(yán)格設(shè)計，做好在護孔以及潤換減阻方面的措施以外，還需要關(guān)注以下幾個方面的問題：第一，在打撈巖心的過程當(dāng)中，需要對提升速度進行嚴(yán)格控制。提鉆過程當(dāng)中應(yīng)當(dāng)先撈出內(nèi)管，然后再提鉆，該措施對于防止孔壁受活塞效應(yīng)影響而產(chǎn)生損害而言有顯著效果；第二，在工作面下鉆或增設(shè)鉆桿的過程當(dāng)中，需要堅持使用絲扣油，確保鉆進工作面機具潤滑效果的安全與可靠；第三，在使用底噴金剛石鉆頭的過程當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)使用與該鉆頭相互配套的卡簧座，達到保障鉆進質(zhì)量的目的?？偟膩碚f，在針對礦田復(fù)雜地層工作面進行大口徑金剛石繩索取芯鉆進工藝的過程當(dāng)中，把握上述工作要點，可確保鉆進安全與可靠。