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摘 要:本文在探究煤田封质量问题上,根据不同的施工年份,不同的施工钻机,不同的施工地段选择了二十几个钻孔,分别进行封质量的透孔查。总结了以往封孔的经验,对寻求合理的封孔技术方法,完善封孔技术方法,完善封孔操作工艺,确保质量具有重要意义。关键词:煤田钻探封孔 ;目的:技术方法
近年来,我们根据不同的施工年份,不同的施工钻机,不同的施工地段选择了二十几个钻孔,分别进行了封孔质量的透孔检查。为评价封孔质量提供了可靠的第一手资料,同时也发与了存在的的一些问题。因此,认真总结以往封孔的经验,对寻求合理的封孔技术方法,完善封孔操作工艺,确保封孔质量具有意义。
一、封孔的目的
封孔的目的:鉴于地质够造地层情况,(以永城煤田为例)本煤田封孔的主要目的是:
封闭隔离复盖层与基岩界面者封闭第一层煤层顶板以上30~50米,防止复盖层水下泄;封闭煤系地层中的含水层;封闭钻孔底部,防止灰岩水上突。
二、封孔的要求
根据本煤田地质地层情况,借鉴兄弟煤田地质队的经验和对正在开发的矿井进行考察,由地质技术人员提出以下封孔要求;封闭孔段:自孔底向上封第一煤层以上的30~50m;封闭方式:多为基岩孔段全封闭。当煤田之间﹥80m或复盖层底部分距第一層煤﹥100m者,可以段封闭各煤组和复盖层底部。分段封闭时要求架稳妥可靠;封孔村料:325#以上的不变质,不失效的硅酸盐水泥。水泥和细砂比例为1:1;孔口封闭2米,并埋设标南桩。
三、封闭孔技术方法
封孔前的准备工作:钻孔竣工电测后由地质技术人员下达到孔设计书,钻探施工人员按封孔设计书要求确定孔方法,计算封闭孔村料数量;后勤部门按计书要求向机场发送质准备,数量足够质量合格的封孔材料。机台按设计,及操作规程度要求进行封孔工作;封也材料用量计算。根据钻孔孔径和设计封闭长度计算出封闭材料需用量;并按追加50%耗损量。水泥用量计算:按公式G=KLa50进行计算
式中:G-水泥需用量(公斤)
K—超径系数,主要考虑孔超径,此外还有管线中水泥浆液残留,水泥浆留流失等因素。系数“K”应该如何选取?它是钻孔专卖店闭质量的重要因素之一。经过透孔检查和孔径测是钻封闭质量的重要因素之一。经过透孔检查和孔径测量,我们认为在本矿区应该选取K≥2较适宜;否则,会造成实际封闭面设计封闭面之间的落差过大,不能确保封也已 质量。在此之前,让我们曾选取K=1.35-1.70,取值偏小。如1106孔经过透孔检查,发现落差达45米,分析其原因,主要是选取k=1.8-2.0;效果较好。如0809孔,取K=1.84,经过透孔检查,其落差9米,实际封闭面高出第一层煤层11.30米,细砂需用量(公斤):等 于水泥用量。要求细砂过筛,水泥新鲜度好,无结块现象。
(3)如遇漏失钻孔。则应予先堵漏,以避免封孔的水泥浆漏失而造成落差过大。如0904孔,就是由于三煤上组部漏失而造成落差41米,而0811孔,底部为灰岩漏层在封闭孔进行隔离止水,并试压后不漏。封孔后经取样检查,并无落差。
(4)对设备和钻具进行一次认真检查;要求泥浆泵工作可靠,管线和钻具畅通,接头外密封良好。
(5)设计分段封闭的钻孔的钻孔,要事先予定孔段用草把或钢丝架桥,同时投入一定量的碎石,黄泥填充同,使桥架稳妥牢固可靠,浆液不致流失。
(6)准备1m3的铁水箱两个,以供配制水泥砂浆,,另外准备好潜浆水,以备定量替浆。
(7)参加封孔人员,在机、班长或探矿技术人员的统一指挥下,要事先明确分工,以便在灌注时各负其责,有条件不紊。
2、封孔工艺过程:
(1)在准备工作完毕后,即行下钻进行封孔,如果下钻遇阻,则应采取有效措施(如扫孔、调整泥浆性能、冲洗等),使孔内畅通无阻。下钻时一定要去掉粗径钻具和钻铤、只下钻杆。这样的好处是可以减少出现事故的机率,减少灌注时水泥的流动阻力,上钻时抽吸作用较小。
钻具一定要下到封闭孔段,距离底部不得超过0.5米的地方。禁止中途灌不能依靠其比重大而下行,导致下部分孔段不能封闭。经过透孔检查,实际也正是如此。如3101孔,终孔孔深为428.43米。实际封闭到411.57米。其下为放空孔段。分析其原因。就是于封闭孔钻具没有下到孔底所致。
(2)封孔钻具下完后,用钻度为18秒的稀泥水浆进行洗孔,洗孔是应兼顾复盖孔段的护问题。
(3)配制水泥砂浆:
水泥砂浆配比:水泥:细砂:清水=1:1:0.6此配比经过地表试验,可泵性符合要求,凝固良好。砂浆比重1.95-2.05;现场配浆要求严格控制水灰比。如在0809孔封闭时就是按照此配制水泥的。候凝20天后下钻透孔检查。取出水泥芯凝固良好。强度相当于4-5级岩石。水泥芯中,砂粒布分均布均匀。分选不明显。而在1308孔,由于机台计算错误,没有严格控制水灰比(水灰达0.7-0.75)该孔砂料候凝58均匀。分迁较为明显。
配浆方法:先揉成 计算好的配浆清水加入器内(严禁随意添加配浆水)。然后逐包地加入水泥,并搅拌均匀。最后边搅拌边徐徐加入细砂,使人均匀。搅拌方法可用人搅 拌或用喷枪进行搅拌。
强调一次配浆完毕,以便作到一次灌完。避免多次配浆,多次灌注。0809孔就是一次后配浆灌完毕,该孔径经候凝20天后进行全孔透检,从透检物取出的水泥芯来看,在115米的封闭孔段中,上下凝固良好,无间断放空现象。而在3111孔,由于两次多次的配浆,一两次灌注,故封闭的孔段中途的出现凝固间断的16米。0504也是于多次配浆,多点灌注从而造成外凝固间断,直接孔质量
压水替浆:灌完毕后,不得提动钻具,应立即将莲蓬关放入替水箱(池)中,开泵替浆,同时开慢车动钻具强调定量替浆,禁止估时替浆。这道式序是灌注成败的关键环节。替浆少量,会导致大量水泥列留在钻开杆内,替浆量多,又会把水泥砂推出设计封闭孔段,甚至排出外孔外。如3101孔设计封闭133米,封闭时用水泥1500公斤,但经过透孔检查,发现实际封闭孔段仅7米。分析其原因:我们认为该孔在封孔过程中:一是钻杆不没下到孔底(见前述)二是灌完浆并中途提起钻具20余米(两立根);三是最后一次灌完毕,没有定量替浆。而是把替浆和清洗钻具的合并一次进行。清洗时间过长,从而水泥砂浆导致失败。
我们取提钻,清洗钻具:替浆完毕即可用低速度升钻钻具,这样可减弱抽吸作用,待钻具提出设计封闭段30米后,方可开泵清洗钻具。
近年来,我们根据不同的施工年份,不同的施工钻机,不同的施工地段选择了二十几个钻孔,分别进行了封孔质量的透孔检查。为评价封孔质量提供了可靠的第一手资料,同时也发与了存在的的一些问题。因此,认真总结以往封孔的经验,对寻求合理的封孔技术方法,完善封孔操作工艺,确保封孔质量具有意义。
一、封孔的目的
封孔的目的:鉴于地质够造地层情况,(以永城煤田为例)本煤田封孔的主要目的是:
封闭隔离复盖层与基岩界面者封闭第一层煤层顶板以上30~50米,防止复盖层水下泄;封闭煤系地层中的含水层;封闭钻孔底部,防止灰岩水上突。
二、封孔的要求
根据本煤田地质地层情况,借鉴兄弟煤田地质队的经验和对正在开发的矿井进行考察,由地质技术人员提出以下封孔要求;封闭孔段:自孔底向上封第一煤层以上的30~50m;封闭方式:多为基岩孔段全封闭。当煤田之间﹥80m或复盖层底部分距第一層煤﹥100m者,可以段封闭各煤组和复盖层底部。分段封闭时要求架稳妥可靠;封孔村料:325#以上的不变质,不失效的硅酸盐水泥。水泥和细砂比例为1:1;孔口封闭2米,并埋设标南桩。
三、封闭孔技术方法
封孔前的准备工作:钻孔竣工电测后由地质技术人员下达到孔设计书,钻探施工人员按封孔设计书要求确定孔方法,计算封闭孔村料数量;后勤部门按计书要求向机场发送质准备,数量足够质量合格的封孔材料。机台按设计,及操作规程度要求进行封孔工作;封也材料用量计算。根据钻孔孔径和设计封闭长度计算出封闭材料需用量;并按追加50%耗损量。水泥用量计算:按公式G=KLa50进行计算
式中:G-水泥需用量(公斤)
K—超径系数,主要考虑孔超径,此外还有管线中水泥浆液残留,水泥浆留流失等因素。系数“K”应该如何选取?它是钻孔专卖店闭质量的重要因素之一。经过透孔检查和孔径测是钻封闭质量的重要因素之一。经过透孔检查和孔径测量,我们认为在本矿区应该选取K≥2较适宜;否则,会造成实际封闭面设计封闭面之间的落差过大,不能确保封也已 质量。在此之前,让我们曾选取K=1.35-1.70,取值偏小。如1106孔经过透孔检查,发现落差达45米,分析其原因,主要是选取k=1.8-2.0;效果较好。如0809孔,取K=1.84,经过透孔检查,其落差9米,实际封闭面高出第一层煤层11.30米,细砂需用量(公斤):等 于水泥用量。要求细砂过筛,水泥新鲜度好,无结块现象。
(3)如遇漏失钻孔。则应予先堵漏,以避免封孔的水泥浆漏失而造成落差过大。如0904孔,就是由于三煤上组部漏失而造成落差41米,而0811孔,底部为灰岩漏层在封闭孔进行隔离止水,并试压后不漏。封孔后经取样检查,并无落差。
(4)对设备和钻具进行一次认真检查;要求泥浆泵工作可靠,管线和钻具畅通,接头外密封良好。
(5)设计分段封闭的钻孔的钻孔,要事先予定孔段用草把或钢丝架桥,同时投入一定量的碎石,黄泥填充同,使桥架稳妥牢固可靠,浆液不致流失。
(6)准备1m3的铁水箱两个,以供配制水泥砂浆,,另外准备好潜浆水,以备定量替浆。
(7)参加封孔人员,在机、班长或探矿技术人员的统一指挥下,要事先明确分工,以便在灌注时各负其责,有条件不紊。
2、封孔工艺过程:
(1)在准备工作完毕后,即行下钻进行封孔,如果下钻遇阻,则应采取有效措施(如扫孔、调整泥浆性能、冲洗等),使孔内畅通无阻。下钻时一定要去掉粗径钻具和钻铤、只下钻杆。这样的好处是可以减少出现事故的机率,减少灌注时水泥的流动阻力,上钻时抽吸作用较小。
钻具一定要下到封闭孔段,距离底部不得超过0.5米的地方。禁止中途灌不能依靠其比重大而下行,导致下部分孔段不能封闭。经过透孔检查,实际也正是如此。如3101孔,终孔孔深为428.43米。实际封闭到411.57米。其下为放空孔段。分析其原因。就是于封闭孔钻具没有下到孔底所致。
(2)封孔钻具下完后,用钻度为18秒的稀泥水浆进行洗孔,洗孔是应兼顾复盖孔段的护问题。
(3)配制水泥砂浆:
水泥砂浆配比:水泥:细砂:清水=1:1:0.6此配比经过地表试验,可泵性符合要求,凝固良好。砂浆比重1.95-2.05;现场配浆要求严格控制水灰比。如在0809孔封闭时就是按照此配制水泥的。候凝20天后下钻透孔检查。取出水泥芯凝固良好。强度相当于4-5级岩石。水泥芯中,砂粒布分均布均匀。分选不明显。而在1308孔,由于机台计算错误,没有严格控制水灰比(水灰达0.7-0.75)该孔砂料候凝58均匀。分迁较为明显。
配浆方法:先揉成 计算好的配浆清水加入器内(严禁随意添加配浆水)。然后逐包地加入水泥,并搅拌均匀。最后边搅拌边徐徐加入细砂,使人均匀。搅拌方法可用人搅 拌或用喷枪进行搅拌。
强调一次配浆完毕,以便作到一次灌完。避免多次配浆,多次灌注。0809孔就是一次后配浆灌完毕,该孔径经候凝20天后进行全孔透检,从透检物取出的水泥芯来看,在115米的封闭孔段中,上下凝固良好,无间断放空现象。而在3111孔,由于两次多次的配浆,一两次灌注,故封闭的孔段中途的出现凝固间断的16米。0504也是于多次配浆,多点灌注从而造成外凝固间断,直接孔质量
压水替浆:灌完毕后,不得提动钻具,应立即将莲蓬关放入替水箱(池)中,开泵替浆,同时开慢车动钻具强调定量替浆,禁止估时替浆。这道式序是灌注成败的关键环节。替浆少量,会导致大量水泥列留在钻开杆内,替浆量多,又会把水泥砂推出设计封闭孔段,甚至排出外孔外。如3101孔设计封闭133米,封闭时用水泥1500公斤,但经过透孔检查,发现实际封闭孔段仅7米。分析其原因:我们认为该孔在封孔过程中:一是钻杆不没下到孔底(见前述)二是灌完浆并中途提起钻具20余米(两立根);三是最后一次灌完毕,没有定量替浆。而是把替浆和清洗钻具的合并一次进行。清洗时间过长,从而水泥砂浆导致失败。
我们取提钻,清洗钻具:替浆完毕即可用低速度升钻钻具,这样可减弱抽吸作用,待钻具提出设计封闭段30米后,方可开泵清洗钻具。