绳索取芯钻探在复杂地层矿区施工技术措施

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1、绳索取芯钻探在复杂地层矿区施工技术措施彭步涛（福建省121煤田地质勘探队，福建龙岩364021）摘要：该文主要论述了绳钻技术在复杂地层煤田勘探矿区中研究应用情况及取得的效果，即从钻孔结构冲洗液技术、护壁堵漏技术、钻具配套及硬岩钻进等方面进行了有效的探索和应用，对类似矿区施工具有较强的实践性和指导意义。主题词：绳索取芯钻探技术;施工措施;含煤矿区复杂地层   “科学技术是第一生产力”。这是邓小平理论对马克思主义科技理论的重要贡献，在这一理论的指导下，我国的科学技术水平出现蓬勃发展的局面。作为煤田地质勘探专业队伍的福建省121煤田地质勘探队，从上

2、个世纪八十年代中期为加快勘探步伐，缩短勘探周期，依靠科技进步，积极推广应用绳索取芯金刚石钻进技术（以下简称绳钻技术）；经过二十多年的努力和探索，使绳钻技术不断完善，钻进效率和勘探质量明显提高。二十二年来累计完成钻探进尺48.4万米，在闽、云、贵、川等省份探明煤炭储量50余亿吨，为当地的经济建设做出突出贡献。通过多年对该技术的研究和应用，使福建省121队的钻探技术竞争力不断提高，绳钻技术应用水平达到国内领先。1含煤田地层的基本特点   煤田勘探施工的主要区域分布在福建、云南、贵州、四川等省份。福建煤田地质主要勘探对象见三叠纪童子岩组，童子岩组之

3、上由翠屏山组所覆盖，为非煤系地层，主要岩层见泥岩、粉沙岩、细粉砂岩和中粒沙岩。云、贵、川主要含煤地层为二叠系上统龙潭组，主要岩性以粉砂岩、细砂岩、泥质砂岩、粉质泥岩为主，而覆盖其上部的三叠系个旧、永宁镇组以灰岩为主。   福建省121队煤田勘探矿区按钻探施工技术要求，有如下几个特点： （1）钻孔漏失严重为主要特点。特别是永宁镇组、个旧组中的石灰岩溶洞发育，溶洞最大达20米。童子岩组的风化带和断层破碎带也是主要漏失区，属裂隙裂缝性，有时也出现小溶洞，并有地下水活动。另外，由于绳钻工艺环空间隙小，泵压损失大，常使地层失去平衡以致诱发漏失。 （2）

4、孔壁坍塌也是绳钻工艺施工中常见现象，坍塌常出现在断层破碎带中。另外，在厚煤层中（特别见粉煤层）钻进，由于钻孔护壁不稳定，上下钻具操作不当也易引起煤层坍塌，这种现象在各勘探区都经常遇到。 （3）硬岩“打滑”地层，在翠屏山底部约40m，属硅质胶结的石英砂岩。同时，含有少量的隧石，岩石硬度在X级以上。采用一般金刚石钻头钻进其效果差，钻效低，新钻头投入使用后很快被磨钝而打滑不进尺。 （4）煤系中煤层多，一般钻孔都可见煤层十几层，煤层有块煤、粉煤两种。粉煤取芯难度大，若操作不当往往造成采取率达不到要求致使钻孔质量降级。 （5）岩层倾角变化大，软硬互层频

5、繁，属易斜地层。 （6）龙潭组中部分泥岩遇水膨胀，钻进中发生缩径现象，对泥浆性能要求高。   总之，煤田地质工作条件的特点综合反映了南方各省普遍出现的“硬、脆、碎、漏、塌、斜、胀”的复杂面貌，直接影响钻探效率和钻孔质量的提高。2绳钻施工技术的研究和应用 2.1对钻孔结构的设计和选择   钻孔结构设计和选择正确与否，直接影响钻探效率的提高和施工成本的降低，该项工作对钻孔的顺利施工影响极大。因此，根据客观条件选择合理的钻孔结构是保证绳索取芯钻进正常进行的重要条件，可以减少重复扩孔和起下技术套管的程序和时间，从而提高钻进效率。 (1)对构造简单、开

6、孔为煤系地层且钻孔较浅、岩石较完整的矿区，一般选用2-3级钻孔结构，下1-2层技术套管。如一开φ110、二开φ95、三开φ77为常用的钻孔结构。 (2)对上部较复杂、无煤系开孔的钻孔、或存在灰岩溶洞的矿区，一般选用4-5级钻孔结构，利用技术套管将上部复杂地层隔离后，再使用S75钻具完成煤系地层的施工；即一开φ130或更大、二开φ110、三开φ95、四开φ77终孔，为常用的钻孔结构。（见表1）表1云南老厂矿区钻孔实际成孔结构一览表序号孔号终孔深度（m）套管备注φ146φ127φ108φ8914225-21026.6918.6119.77196.

7、58536.4624213-1887.1821.7429.67144.0434307-1806.1819.06562.00589.4144109-2754.1818.9818.21108.9854229-1785.784.024.40103.7864229-2874.5048.00202.8074221-21030.3080.7694.53282.2284221-1827.428.8792.7294225-3831.4213.2421.6942.05104213-2891.239.3036.7475.86141.94114109-1783.9

8、510.3380.14350.36   由此可见，选择合理的钻孔结构，充分发挥技术套管对上部复杂地层的隔离作用，见顺利完成钻孔施工重要保障。 2.2冲洗液的研究和应