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【摘 要】目前大口径钻孔工程限于设备可靠程度及人员技术能力，会发生各种孔内事故，对事故原因应仔细分析，制定处理措施，力争事故可控。
【关键词】大口径钻孔；孔内事故；措施
一、工程基本情况
1工程概况
1.1地质条件
①层细砂；②层粉细砂；③层粉砂，富水；④层砾砂；⑤层卵石，富水，透水性强；⑥层粉质粘土；⑦层砾石；⑧层粉土；⑨层泥砾；⑩层花岗质混合岩。
1.2工程概况
河北某铁矿竖井地层赋水丰富，故上部100米采用钻机成孔。设计竖井成井后井径2.8m，钻孔直径3.4m，下入壁管，在钢管和孔壁环状间隙压注水泥浆固井，深度100m。要求钢井壁管能够顺利安装到位，垂直度不得大于5‰，漏水量小于5m3/h。
2、施工设备
2.1钻机
KT5000型全液压动力头钻机，扭矩为400kN·m，转速0-12r/min，油缸最大提升力3000kN，主机总功率315kw。
2.2钻头、钻杆
梳齿钻头和楔形滚刀钻头，直径3.38米。
钻杆为郑州某机械公司生产的双壁钻杆，外径560mm，内径330mm，单根钻杆长度为3.5m，采用法兰盘连接，法兰盘直径780mm，厚度65mm，使用12根Ф35mm螺栓连接。
2.4空压机
VHP750E移动式螺杆空压机，空气流量21.5 m3/min，排气压力1.2Mpa，额度功率184 kw。
3、施工工艺
3.1、工艺选择
上部20m采用正循环钻进，下部气举反循环钻进，泥浆护壁。
3.2主要钻进参数
0—20m正循环钻进，使用梳齿钻头，配重15吨，钻具转速6转／分，钻进速度15—25厘米／小时；
20m至交错地层采用反循环钻进，使用梳齿钻头，配重15吨，钻具转速6转／分，钻进速度15—25厘米／小时；
强风化、弱风化地层采用反循环钻进，使用楔形滚刀钻头，配重45吨，钻具转速3—6转／分，钻进速度3—8厘米／小时。
二、事故现象及对策
1、泥浆渗漏
1.1事故现象
钻至卵石层深度25m处，泥浆严重渗漏。
1.2分析原因
1.2.1地质条件是泥浆渗漏和流失的主导因素（见⑤层卵石层）。
1.2.2泥浆质量失控导致孔壁不稳是另一原因。
1.3处理措施
1.3.1停止下钻，储备泥浆。对泥浆坑进行清渣处理，并扩大泥浆坑增大容量，搅拌泥浆。
1.3.2调整泥浆配比，增加膨润土和纤维素的用量，并加入少量的水泥，增大泥浆的粘度和稠度，保证泥浆对井壁有足够的粘附力。搅拌出的泥浆比重不小于1.15g/cm 3 ，粘度不小于20Pa·S。
1.3.3用压缩空气将井孔内的泥浆进行充分的扰动，同时在进浆口加入锯末，使泥浆处于均匀混合状态；当泥浆面不再下降时，下钻，采用低速慢进。
1.3.4当孔内泥浆面低于进浆口时，停钻。再次储备、循环泥浆，加入锯末，然后下钻。。
1.3.5如上反复进行，钻至42m，泥浆不再渗漏，成功穿过卵石层。
1.4总结经验
防止泥浆渗漏，泥浆质量是关键。大口径钻孔要使用相对密度低、含沙量小、泥皮薄、稳定性强、护壁能力强、钻具阻力小、钻进效率高、造浆能力大的材料造浆。
2、垂直度偏差
2.1事故现象
钻头钻至55m处，进入强风化地层，钻具抖动力较大，进尺较慢。停钻，循环泥浆，降低泥浆含沙率，泥浆比重1.12g/cm3，粘度19Pa·S。拆卸钻杆、提出钻头后，采用超声波孔壁仪对井孔进行直径、孔深、垂直度、孔身圆整度、孔壁完好率全面的检查，并将检查结果进行比对分析，孔壁最大偏差100mm，满足设计规范要求，可以继续施工。更换上楔形滚刀钻头，配重块增加至45吨，下钻继续钻进。
钻至72m处，进入花岗质混合岩层，每小时进尺10mm，进尺较慢。把吸铁石放在浆管口处，吸附有铁渣，现场认为一是地层过硬，滚刀磨损较严重，二是孔底掉入较大的铁器。提钻检查，更换钻头滚刀。再对井孔进行全面的检查。检测结果：井孔在深度56m处开始向东南方向偏移，到孔底72m处，已偏移将近600mm，不能满足设计要求。
2.2分析原因
2.2.1井孔口径大，钻孔内岩层斜面易造孔斜；
2.2.2操作人员对地质条件、技术要求和设备性能认识不够，每天进尺达到3m，过于追求钻进速度；
2.2.3没有采取导正措施。
2.3处理措施
2.3.1加固钻头。
用卷板机把50mm厚1400mm×400mm钢板卷出外径φ3.39m的弧度，焊在钻头底板周边、六个边刀中间，钢板顶部和外侧镶上合金块，焊好的钢板高度高出边刀最外点30mm。
2..3.2制作导正器。
导正器焊在钻杆上，外部镶上合金块，直径φ3.36m，接在配重钻杆上部，距钻头底部8m。
2.3.3扫孔
把钻头下放到55m处，开始进行扫孔。时刻观察扭矩压力表的变化，待到钻具转动平稳、扭矩压力表变化不大时方可放钻，间断开启空压机循环孔内泥浆；扫孔至70m处时，连续不间断运行空压机进行泥浆循环。
2.3.4历时45天的时间，扫孔至74m，提钻检测。井孔最大偏差10cm，井孔纠斜偏取得成功。
2.4总结经验
2.4.1保持钻架的垂直度，机座的水平度，钻头、钻杆与机座的三心合一，钻进过程中的稳定性；
2.4.2安装扶正器、导向架、定位架，防止钻进过程倾斜；
2.4.3低速慢进，每钻进一定的深度，提起钻具快速空转扫孔，及时纠偏；
2.4.4当孔位垂直度偏差大于5‰时，则采取扫孔、扩孔等办法解决。
3钻杆折断3.1事故现象
在正常钻进时，发现钻杆扭矩忽然变小，而且下放钻杆，扭矩也不增加。把测绳下放到配重块上，上下提动钻杆，测绳无反映，认为钻杆断开，遂提钻检查发现钻杆与上法兰盘焊接处断开，该钻杆为导正器钻杆上第四根钻杆，所断处距地面53.5米。
3.2分析原因
主要是地层较硬、钻进扭矩较大；此根钻杆法兰盘处焊接缺陷。
3.3处理措施
3.3.1从提出的钻杆法兰盘断口可知，掉在孔内的钻杆断口处严重变形、扭曲不圆，否定使用内卡打捞器。（打捞出钻杆后，证实了当时判断是正确的） 。
3.3.2外卡打捞器加工难度大、时间长；
3.3.3用50mm厚钢板和φ56mm的钢丝绳套子，制作吊篮，吊篮顶部连接在钻杆底部，把吊篮送到钻杆扭断处。
3.3.4准备就绪后，潜水员下井，确定钻杆断处与吊篮的相对位置；再次下井，把吊篮套上钻杆，卡在所断钻杆法兰盘下部；提升钻杆，油缸压力表显示达到16 Mpa，表明连接成功，提出钻杆。
3.4总结经验
3.4.1项目施工前，要对钻机操作人员结合项目地层条件进行全面的技术培训，掌握钻进技术；
3.4.2每次下钻提钻要对各个连接点进行全面的仔细检查；3.4.3对断点部位的深度要准确测量；3.4.4抢占最佳时间段，处理事故要果断。
三、结语
大口径钻孔已应用到各领域，限于人员技术能力和设备材料制造水平，常发生孔内事故，面对事故不要盲目处理，要组织精干人员，对事故原因及施工条件仔细分析，制定合理处理方案，避免事故扩大。
参考文献
[1] 晁涣清、王汉章、李力《滚刀钻头在大口徑矿井施工的应用和应注意问题》
第九届全国大口径工程井施工技术研讨会《论文集》2007年
[2] 刘清泉、罗丙圣《杭州湾大桥桩基施工泥浆渗漏防治技术》
第十届全国大口径工程井施工技术研讨会《论文集》2010年
【关键词】大口径钻孔；孔内事故；措施
一、工程基本情况
1工程概况
1.1地质条件
①层细砂；②层粉细砂；③层粉砂，富水；④层砾砂；⑤层卵石，富水，透水性强；⑥层粉质粘土；⑦层砾石；⑧层粉土；⑨层泥砾；⑩层花岗质混合岩。
1.2工程概况
河北某铁矿竖井地层赋水丰富，故上部100米采用钻机成孔。设计竖井成井后井径2.8m，钻孔直径3.4m，下入壁管，在钢管和孔壁环状间隙压注水泥浆固井，深度100m。要求钢井壁管能够顺利安装到位，垂直度不得大于5‰，漏水量小于5m3/h。
2、施工设备
2.1钻机
KT5000型全液压动力头钻机，扭矩为400kN·m，转速0-12r/min，油缸最大提升力3000kN，主机总功率315kw。
2.2钻头、钻杆
梳齿钻头和楔形滚刀钻头，直径3.38米。
钻杆为郑州某机械公司生产的双壁钻杆，外径560mm，内径330mm，单根钻杆长度为3.5m，采用法兰盘连接，法兰盘直径780mm，厚度65mm，使用12根Ф35mm螺栓连接。
2.4空压机
VHP750E移动式螺杆空压机，空气流量21.5 m3/min，排气压力1.2Mpa，额度功率184 kw。
3、施工工艺
3.1、工艺选择
上部20m采用正循环钻进，下部气举反循环钻进，泥浆护壁。
3.2主要钻进参数
0—20m正循环钻进，使用梳齿钻头，配重15吨，钻具转速6转／分，钻进速度15—25厘米／小时；
20m至交错地层采用反循环钻进，使用梳齿钻头，配重15吨，钻具转速6转／分，钻进速度15—25厘米／小时；
强风化、弱风化地层采用反循环钻进，使用楔形滚刀钻头，配重45吨，钻具转速3—6转／分，钻进速度3—8厘米／小时。
二、事故现象及对策
1、泥浆渗漏
1.1事故现象
钻至卵石层深度25m处，泥浆严重渗漏。
1.2分析原因
1.2.1地质条件是泥浆渗漏和流失的主导因素（见⑤层卵石层）。
1.2.2泥浆质量失控导致孔壁不稳是另一原因。
1.3处理措施
1.3.1停止下钻，储备泥浆。对泥浆坑进行清渣处理，并扩大泥浆坑增大容量，搅拌泥浆。
1.3.2调整泥浆配比，增加膨润土和纤维素的用量，并加入少量的水泥，增大泥浆的粘度和稠度，保证泥浆对井壁有足够的粘附力。搅拌出的泥浆比重不小于1.15g/cm 3 ，粘度不小于20Pa·S。
1.3.3用压缩空气将井孔内的泥浆进行充分的扰动，同时在进浆口加入锯末，使泥浆处于均匀混合状态；当泥浆面不再下降时，下钻，采用低速慢进。
1.3.4当孔内泥浆面低于进浆口时，停钻。再次储备、循环泥浆，加入锯末，然后下钻。。
1.3.5如上反复进行，钻至42m，泥浆不再渗漏，成功穿过卵石层。
1.4总结经验
防止泥浆渗漏，泥浆质量是关键。大口径钻孔要使用相对密度低、含沙量小、泥皮薄、稳定性强、护壁能力强、钻具阻力小、钻进效率高、造浆能力大的材料造浆。
2、垂直度偏差
2.1事故现象
钻头钻至55m处，进入强风化地层，钻具抖动力较大，进尺较慢。停钻，循环泥浆，降低泥浆含沙率，泥浆比重1.12g/cm3，粘度19Pa·S。拆卸钻杆、提出钻头后，采用超声波孔壁仪对井孔进行直径、孔深、垂直度、孔身圆整度、孔壁完好率全面的检查，并将检查结果进行比对分析，孔壁最大偏差100mm，满足设计规范要求，可以继续施工。更换上楔形滚刀钻头，配重块增加至45吨，下钻继续钻进。
钻至72m处，进入花岗质混合岩层，每小时进尺10mm，进尺较慢。把吸铁石放在浆管口处，吸附有铁渣，现场认为一是地层过硬，滚刀磨损较严重，二是孔底掉入较大的铁器。提钻检查，更换钻头滚刀。再对井孔进行全面的检查。检测结果：井孔在深度56m处开始向东南方向偏移，到孔底72m处，已偏移将近600mm，不能满足设计要求。
2.2分析原因
2.2.1井孔口径大，钻孔内岩层斜面易造孔斜；
2.2.2操作人员对地质条件、技术要求和设备性能认识不够，每天进尺达到3m，过于追求钻进速度；
2.2.3没有采取导正措施。
2.3处理措施
2.3.1加固钻头。
用卷板机把50mm厚1400mm×400mm钢板卷出外径φ3.39m的弧度，焊在钻头底板周边、六个边刀中间，钢板顶部和外侧镶上合金块，焊好的钢板高度高出边刀最外点30mm。
2..3.2制作导正器。
导正器焊在钻杆上，外部镶上合金块，直径φ3.36m，接在配重钻杆上部，距钻头底部8m。
2.3.3扫孔
把钻头下放到55m处，开始进行扫孔。时刻观察扭矩压力表的变化，待到钻具转动平稳、扭矩压力表变化不大时方可放钻，间断开启空压机循环孔内泥浆；扫孔至70m处时，连续不间断运行空压机进行泥浆循环。
2.3.4历时45天的时间，扫孔至74m，提钻检测。井孔最大偏差10cm，井孔纠斜偏取得成功。
2.4总结经验
2.4.1保持钻架的垂直度，机座的水平度，钻头、钻杆与机座的三心合一，钻进过程中的稳定性；
2.4.2安装扶正器、导向架、定位架，防止钻进过程倾斜；
2.4.3低速慢进，每钻进一定的深度，提起钻具快速空转扫孔，及时纠偏；
2.4.4当孔位垂直度偏差大于5‰时，则采取扫孔、扩孔等办法解决。
3钻杆折断3.1事故现象
在正常钻进时，发现钻杆扭矩忽然变小，而且下放钻杆，扭矩也不增加。把测绳下放到配重块上，上下提动钻杆，测绳无反映，认为钻杆断开，遂提钻检查发现钻杆与上法兰盘焊接处断开，该钻杆为导正器钻杆上第四根钻杆，所断处距地面53.5米。
3.2分析原因
主要是地层较硬、钻进扭矩较大；此根钻杆法兰盘处焊接缺陷。
3.3处理措施
3.3.1从提出的钻杆法兰盘断口可知，掉在孔内的钻杆断口处严重变形、扭曲不圆，否定使用内卡打捞器。（打捞出钻杆后，证实了当时判断是正确的） 。
3.3.2外卡打捞器加工难度大、时间长；
3.3.3用50mm厚钢板和φ56mm的钢丝绳套子，制作吊篮，吊篮顶部连接在钻杆底部，把吊篮送到钻杆扭断处。
3.3.4准备就绪后，潜水员下井，确定钻杆断处与吊篮的相对位置；再次下井，把吊篮套上钻杆，卡在所断钻杆法兰盘下部；提升钻杆，油缸压力表显示达到16 Mpa，表明连接成功，提出钻杆。
3.4总结经验
3.4.1项目施工前，要对钻机操作人员结合项目地层条件进行全面的技术培训，掌握钻进技术；
3.4.2每次下钻提钻要对各个连接点进行全面的仔细检查；3.4.3对断点部位的深度要准确测量；3.4.4抢占最佳时间段，处理事故要果断。
三、结语
大口径钻孔已应用到各领域，限于人员技术能力和设备材料制造水平，常发生孔内事故，面对事故不要盲目处理，要组织精干人员，对事故原因及施工条件仔细分析，制定合理处理方案，避免事故扩大。
参考文献
[1] 晁涣清、王汉章、李力《滚刀钻头在大口徑矿井施工的应用和应注意问题》
第九届全国大口径工程井施工技术研讨会《论文集》2007年
[2] 刘清泉、罗丙圣《杭州湾大桥桩基施工泥浆渗漏防治技术》
第十届全国大口径工程井施工技术研讨会《论文集》2010年