隧道深孔绳索取芯钻探及泥浆护壁技术浅析与实践.pdf

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1、l能源·地矿LOCARB0．】v0RLD2014／8隧道深孔绳索取芯钻探及泥浆护壁技术浅析与实践洪建彬(福建东辰综合勘察院)【摘要】成昆线妥安隧道深孔在钻进砂岩与泥岩互层含盐地层及断层破碎带的过程中，遇塌孔、卡钻、阻力大、漏水严重等问题，采用护壁泥浆和金刚石绳索取芯钻进等工艺，取得了低成本、低风险、高效率的良好效果。【关键词】深孔钻探：绳索取芯；护壁泥浆井管【中图分类号】U455【文献标识码】B【文章编号】2095—2066(2014)15—0146—02妥安隧道位于禄丰县境内，既有成昆铁路左侧．沿龙川江影响．岩石破碎、裂隙发育，部分地层漏

2、失严重，施工中常发右岸连绵山体逆流而上，设计为双线隧道，全长13450．0m，为生坍塌、掉块、漏失现象，属典型的硬、脆、碎、漏力学不稳定全线第一特长隧道。该隧道自硝井村子后面傍山进洞，穿行于复杂地层龙川江右岸剥蚀低中山侵蚀地貌区，山势连绵，波状起伏。主要采用PHP及其复配型PHP+PVA、PHP+KHm等无固1隧道区地质概况相冲洗液进行护壁PHP冲洗液性能特点：水解聚丙烯酰胺1．1区域地质及地层概况(PHP)是由聚丙烯酰胺(PAM)水解而成。PAM是非离子型高分子聚合物，分子量大且变化范围广，分子链长并由多个链节隧道从硝井进洞，穿过连绵起伏

3、山体，在甸尾出洞，隧道组成．柔性强。由于PHP是伸展的长链高分子化合物，具有多全长13450m，最大埋深约585m。洞身通过地层岩性有：侏罗种非离子吸附基团，如一CONH等，可通过氢键吸附黏土表面，系下统冯家河组(Jf)泥岩夹粉砂岩；白垩系下统高丰寺组在岩层表面因多点吸附而形成薄的吸附膜，不仅对水敏性地(Kg)砂岩，普昌河组(KP)泥岩；白垩系上统江底河组一段层可减轻泥浆滤液对地层的侵蚀作用．而且对破碎地层，也可(Kzi)粉砂岩夹泥岩，江底河组三段(Kzj)泥岩夹钙质泥岩及泥因阻止滤液渗入裂缝和多点吸附膜的保护而不易产生坍塌掉灰岩，含石膏、

4、盐岩、芒硝兰石棉，江底河组四段(K2j)粉砂岩块，故PHP泥浆具有较好的护壁性能．基本能够解决孔壁稳夹泥岩；白垩系上统赵家店组(K2z)厚层长石砂岩夹薄层泥定、润滑和防止金刚石单动双管取芯管壁结垢问题，取得了较岩；白垩系上统马头山组(K2m)泥岩。该隧道地质构造复杂，约好的使用效果，有效提高了钻进效率和钻探工程质量，孔内事有七处发育断层．三处发育向斜及背斜．白垩系下统高手寺组故明显减少，优质孔大幅提高。(K。g)砂岩、白垩系上统马头山组(K2m)泥岩均与侏罗系地层3．2严重破碎、漏失地层呈角度不整合接触在严重破碎、漏失地层，水泥护壁堵漏是一

5、种既经济又十1．2地层情况及影响钻进的因素分有效的手段。对于护壁堵漏所使用的水泥浆主要有以下三(1)第四系松散层个方面的要求：第四系主要为坡残积松散碎石土、含砾粉质粘土．紫红、f1)水泥浆的可泵性能黄褐色．松散一稍密状态。水泥浆的可泵性主要指水泥浆运用泥浆泵泵送的难易程(2)基岩度，用可泵期和流动度来表征．岩芯钻探护壁水泥浆的可泵期基岩主要为白垩系砂岩、粉砂岩夹泥岩．薄一中厚层状，节一般要求不小于30rain(慢速搅拌条件下)，流动度大于理发育，强风化厚度小，岩体完整性差，岩芯破碎，钻进过程中150mm。漏水严重。常出现掉块、塌孔等现象，取

6、芯困难。(2)凝结时间(3)断层破碎带为了避免灌注水泥事故．要求水泥浆的初凝时间大于隧区位于云贵高原北部扬子准地台滇东北台褶带，多处发育断层、向斜、背斜，燕山晚期构造运动及喜山期新构造运60min．在必要时，水泥浆的初凝时间在一定范围内可任意确定．初凝和终凝的过渡时问尽量短动比较活跃，岩层层产状变化。岩芯破碎．在钻进过程中冲洗(3)一定的早强效果液基本漏失．常发生埋钻、卡钻事故水泥浆终凝后迅速具有一定的强度根据施工实践，当水2钻进方法及钻孔结构泥石具有1MPa左右的抗压强度时．绳索取芯工艺条件下，就根据隧道区地层特点，预测可能遇到的复杂情况

7、、钻孔深能从孔内取出II级左右的灰心．达到堵漏护壁的效果．．度和终孔孔径等因素来设计钻孔的孔身结构。为实现安全、高但是，使用水泥护壁，从开始准备到恢复生产，至少需要效钻进．采用三级钻进。3d的时间，如深孔段灌注水泥，则需要更长的候凝时间，有时上部第四系及强风化层，采用大口径(~bl5Omm)单管合金长达一星期以上，效果还难以保证使用传统的速凝剂，凝结配合泥浆护壁钻进，进入相对完整基岩时，下入146mm井时间难以控制，施工风险大，事故多。因此在本次钻探中使用q管。改用PQ(122ram)金刚石绳索取芯钻进，穿透断层破碎带水泥净浆进行堵漏时，选

8、用SW高效早强减水剂配合普通硅舌后，以PQ钻杆作为护壁管。之后用HQ(96mm)金刚石绳索取酸盐水泥使用，水灰比0．6，SW高效早强减水剂810％，使护三芯钻至终孔，预留NQ(7