當(dāng)前煤田地質(zhì)鉆探技術(shù)存在的問題與應(yīng)對(duì)策略

周 輝

(湖南省煤田地質(zhì)局第二勘探隊(duì)，湖南 株洲 412003)

煤炭對(duì)于我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的意義重大，但因受到煤田地質(zhì)的特殊構(gòu)造以及煤礦石的完整性和力學(xué)性質(zhì)等諸多因素的影響，對(duì)煤田的地質(zhì)鉆探技術(shù)性的要求也就相對(duì)較高［1］。如果對(duì)于鉆探技術(shù)中存在的問題不能及時(shí)找到解決對(duì)策，那么在地質(zhì)鉆探的實(shí)際操作中，則可能引起重大安全事故，造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡，因此對(duì)于現(xiàn)階段鉆探技術(shù)中存在的各類問題必須加以重視，這也是提高我國煤田地質(zhì)鉆探質(zhì)量水平的關(guān)鍵。

一、煤田地質(zhì)鉆探技術(shù)中存在的問題

(一)水敏性地層護(hù)壁問題

煤田主要是沉積巖地層和水敏性地層，而沉積巖層又較為復(fù)雜，這導(dǎo)致了其內(nèi)部不具有平衡性的受應(yīng)力。對(duì)此類地層進(jìn)行鉆探則就可視為對(duì)此類地層增加重力［2］，這樣孔壁就可能垮塌或是掉塊，而水敏性地層又比較脆弱，當(dāng)受到了鉆具或者是來自沖洗液的作用時(shí)，則可出現(xiàn)孔壁剝落超徑等現(xiàn)象，如果地層的含泥量較高，那么當(dāng)鉆探時(shí)，就可能造成孔壁膨脹，出現(xiàn)縮徑以及剝落超徑等情況，因此應(yīng)用于煤田的鉆探技術(shù)需要針對(duì)此類問題進(jìn)行不斷完善。

(二)地質(zhì)鉆探中的孔內(nèi)事故

孔內(nèi)事故的生成原因可能為自然因素與人為因素，而單純自然因素較為少見，更多是人為因素所致，人為因素通常是因施工人員沒有根據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)范，且沒有結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際進(jìn)行操作，進(jìn)而導(dǎo)致孔內(nèi)事故的生成。包括鉆具折斷、鉆頭掉落、巖層芯擠夾、異物掉入鉆孔都可引發(fā)事故，而這些事故都是人為所致［3］。自然因素主要是指因巖層本身的客觀因素所造成的事故，此類客觀因素及突發(fā)狀況均無法有效預(yù)測，所以說對(duì)于自然事故難以有效預(yù)防。總之，在鉆探技術(shù)中應(yīng)盡量避免自然事故與人為事故所造成的孔內(nèi)施工，以此提高鉆探工作實(shí)效。造成人為孔內(nèi)事故問題的因素主要分為以下幾點(diǎn):

1.鉆探時(shí)未按照鉆探相關(guān)技術(shù)規(guī)范

鉆探施工前，需對(duì)煤田周邊環(huán)境、井上各個(gè)部位以及孔中的狀況等多個(gè)方面進(jìn)行實(shí)地勘察，通過近年來的煤田鉆探事故不難看出，發(fā)生事故的煤田鉆探工程往往均忽視了此項(xiàng)工作環(huán)節(jié)，由此可以看出其性質(zhì)的重要性。例如如果施工人員對(duì)扶把施工前，沒有對(duì)孔內(nèi)上水情況進(jìn)行勘察，在實(shí)際操作中，如果水泵的上水情況較差，水量不夠充足，接口部位的磨損也較為嚴(yán)重，甚至出現(xiàn)了跑水等嚴(yán)重情況，那么則以及出現(xiàn)不能將沖洗液完全從孔底返回的情況，極易出現(xiàn)燒鉆事故［4］。如果鉆孔中的上巖層沒有事先勘察，然而其較為松散，那么則可能會(huì)在施工中出現(xiàn)坍塌等事故，又如當(dāng)維修進(jìn)水泵的過程中，沒有把鉆具提至安全范圍，那么則可能出現(xiàn)埋鉆等事故。

2.缺乏安全意識(shí)

管理人員在施工中，需要對(duì)技術(shù)進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)管，而個(gè)別管理人員因缺乏足夠的安全意識(shí)，在實(shí)際施工中，沒有依照相關(guān)技術(shù)規(guī)范對(duì)施工操作人員的施工技術(shù)進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)察，同時(shí)施工中的安全措施也缺少充足的準(zhǔn)備，也沒有實(shí)現(xiàn)對(duì)可能出現(xiàn)的事故進(jìn)行預(yù)測，如果遇到比較嚴(yán)重的情況，也因缺乏足夠的準(zhǔn)備，導(dǎo)致沒有相應(yīng)的技術(shù)及設(shè)備進(jìn)行技術(shù)支撐，也就無法進(jìn)行有效補(bǔ)救。當(dāng)事故生成后，也沒對(duì)事故的產(chǎn)生因素以及補(bǔ)救措施等進(jìn)行科學(xué)分析，從而也就不能從中得到經(jīng)驗(yàn)，這也導(dǎo)致類似的事故層出不窮。

3.人員的技術(shù)知識(shí)缺乏專業(yè)深度

人員是施工的直接操作者，因此其技術(shù)的掌握程度對(duì)于施工的實(shí)效有著直接影響。如果施工人員沒有足夠資歷，并沒有過硬技術(shù)，那么也就不能對(duì)施工缺陷進(jìn)行提前預(yù)測，更無法辨別施工缺陷，也就不能保證補(bǔ)救的及時(shí)性［5］。對(duì)近年來的煤田事故中，常有因施工人員缺乏足夠經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)致本可以預(yù)防的事故，因得不到及時(shí)處理而最終變得十分嚴(yán)重，難以收拾，這也是造成孔內(nèi)事故的重要成因。

4.缺乏質(zhì)量過硬的設(shè)備與材料作為技術(shù)支撐

具備先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)，必須有質(zhì)量過硬的設(shè)備及材料才能保證技術(shù)的有效實(shí)施，然而在實(shí)際施工中，如果沒有對(duì)施工所用設(shè)備、材料進(jìn)行進(jìn)場前的嚴(yán)密監(jiān)測，那么在施工中也就不能保證進(jìn)場的所有設(shè)備和材料質(zhì)量都能符合技術(shù)要求。如果設(shè)備與材料在施工中因質(zhì)量問題導(dǎo)致強(qiáng)度降低或受到損壞，那么施工質(zhì)量也就會(huì)大大降低。

5.孔內(nèi)地質(zhì)條件因素

因巖層缺少相對(duì)的穩(wěn)定性，在鉆探過程中特別容易出現(xiàn)掉塊、漏水與返水等情況。例如流沙層，這種巖層比較后，且傾斜角大，破碎較多，容易出現(xiàn)孔內(nèi)施工，因此在施工技術(shù)工藝編制前，需要先進(jìn)行充分的地質(zhì)環(huán)境勘察，充分預(yù)測此地區(qū)的地質(zhì)情況，提前對(duì)于可能出現(xiàn)的事故做好預(yù)防，這樣可有效規(guī)避此類因地質(zhì)因素造成的孔內(nèi)事故［6］。

二、針對(duì)媒體地質(zhì)鉆探技術(shù)問題提出的應(yīng)對(duì)措施

(一)水敏性地層護(hù)壁問題

當(dāng)遇到此類情況時(shí)，應(yīng)在這類地層中注入適量泥漿比重，使其于孔壁表面處形成一層嚴(yán)密水泥皮，以此有效控制粘土的吸水膨脹性能，這樣以來不但可使泥漿失水量得到有效削弱，還能減少井壁坍塌事故風(fēng)險(xiǎn)。

(二)孔內(nèi)事故問題的應(yīng)對(duì)措施

因孔內(nèi)事故多種多樣，具體的應(yīng)對(duì)措施應(yīng)當(dāng)結(jié)合事故情況來制定，因每種事故類型和性質(zhì)都有很大差別，所以不同事故的應(yīng)對(duì)措施也都不盡相同，我們將常用孔內(nèi)事故應(yīng)對(duì)技術(shù)分成幾下幾種，根據(jù)事故類型選取不同應(yīng)對(duì)措施，具體有a.撈，此種應(yīng)對(duì)技術(shù)主要是利用不同型號(hào)的矢錐來打撈孔中的鉆具，以此處理鉆具折斷等事故。b.提，此種應(yīng)對(duì)技術(shù)主要針對(duì)卡鉆、埋鉆以及擠夾等類事故，當(dāng)在實(shí)際施工中，出現(xiàn)此類事故后，鉆具需將提升力提高，以此進(jìn)行上提。C.串，此種技術(shù)主要針對(duì)因孔內(nèi)掉塊而造成的擠壓事故，具體措技術(shù)施是在發(fā)生事故時(shí)，反復(fù)上下提動(dòng)鉆具。D.掃，當(dāng)鉆具僅能于孔中某個(gè)區(qū)域進(jìn)行來回活動(dòng)，局限在此范圍中，此種情況時(shí)，我們可反復(fù)擺動(dòng)鉆具，將孔中的卡擠物掃碎，或是當(dāng)發(fā)生卡擠時(shí)，可以采用掃和提相結(jié)合的方式［5］。e.沖，此種方式是針對(duì)當(dāng)出現(xiàn)埋鉆時(shí)，可以沖洗液進(jìn)行循環(huán)沖洗，以此將障礙物排除。f.打，如果淺孔或是深孔中的淺部塊發(fā)生擠夾時(shí)，可通過此種方式減少或降低鉆具周邊的擠壓力，這主要是通過吊錘敲打，使鉆具生產(chǎn)震動(dòng)力，從而通過震動(dòng)力的影響，使鉆具出現(xiàn)松動(dòng)。2g.頂，此種技術(shù)是當(dāng)出現(xiàn)孔內(nèi)事故，而以上方式都不能起到有效作用時(shí)，可采用此種方法，具體是通過油壓千斤頂，將鉆具向上拔提。h.反，此種方法是將孔中出現(xiàn)事故的鉆桿分批分次取出，這也為防治接下來的事故做好基礎(chǔ)，此種方式采用的主要工具即為反絲鉆具［7］。i.割，此技術(shù)是針對(duì)粗徑鉆具事故的有效處理方式，如果進(jìn)行了反取操作，當(dāng)上部鉆桿進(jìn)行完成反取后，采取這種方式。j.劈，此種技術(shù)是將事故中巖芯管與鉆具通過環(huán)狀的割塊鉆頭進(jìn)行劈開操作，并分割套取。即使劈這種方會(huì)比割的處理時(shí)間更快，但也有包括安全性在內(nèi)的一定缺陷。K.套，當(dāng)出現(xiàn)事故，先通過反取操作進(jìn)行處理，而對(duì)那些埋在土層中的粗徑鉆探工具還需擴(kuò)孔套取，選用的鉆具需稍大一號(hào)，與薄壁合金鉆頭相連接，并將其取出。

三、結(jié)束語

因煤炭資源對(duì)于我國的重要意義，在煤田地質(zhì)的鉆探中，必須保證具有高效的鉆探技術(shù)，以此避免如水敏地層護(hù)壁以及孔內(nèi)事故等影響工程的事件發(fā)生，不斷提升鉆探質(zhì)量。在鉆探施工前，需對(duì)煤田周邊環(huán)境、井上各個(gè)部位以及孔中的狀況等多個(gè)方面進(jìn)行實(shí)地勘察，此外還需強(qiáng)化施工人員的技術(shù)水平，與設(shè)備和材料的質(zhì)量。對(duì)于各類事故，采取有針對(duì)性的技術(shù)措施應(yīng)對(duì)，以此不斷提高鉆探質(zhì)量。

［1］冉恒謙，張金昌，謝文衛(wèi).地質(zhì)鉆探技術(shù)與應(yīng)用研究［J］.地質(zhì)學(xué)報(bào)，2011(11).

［2］武永青.甘肅邵寨南井田煤層地質(zhì)環(huán)境研究［D］.蘭州:蘭州大學(xué)，2013.

［3］陳寧.福建悠遠(yuǎn)礦區(qū)破碎地層繩索取心技術(shù)分析 ［J］.中國煤炭地質(zhì)，2010(12).

［4］張金昌.地質(zhì)巖心鉆探技術(shù)及其在資源勘探中的應(yīng)用［J］.探礦工程，2011(8).

［5］ LIS，PURDYCC.MaximumHorizonta1StressandWe11bore Stabi1ityWhi1eDri11ing:Mode1ingandCaseStudy01/01/2010［C］.SocietyofPetro1eumEngineers，2010.

［6］董樹文，李廷棟.SinoProbe——中國深部探測實(shí)驗(yàn) ［J］.地質(zhì)學(xué)報(bào)，2011(7).

［7］盧采田.煤田地質(zhì)鉆探中水敏性地層護(hù)壁問題及解決辦法［J］.西部探礦工程，2010(6).