1海上鉆探的類型和施工基理海上鉆探分漂浮式和架空式二類。漂浮式鉆場以船筏為主,也包括浮箱與油桶等。鉆架的固定及鉆孔定位較復雜,在施工過程也會受到海水潮汐的起落、風浪等影響。海底表層一般為淤泥或其它沉積物,易受水流和水壓影響,由于巖芯易流失,對這些地層的觸探試驗,取原狀土樣等比較嚴格,故在保證鉆孔質量方面尤其重要。我院于20世紀80年代進行海上鉆探,到目前已在北部灣施工完成多個代表項目,施工部份項目及完成孔數、工作量見表l。2鉆探用船的選擇根據鉆孔深度及使用的鉆探設備大小來選擇,并按海上海水流速、水深和浪、潮汐大小而定,船只可選木質、鋼質、單或雙體船、油桶等,同時應考慮在鉆進和起下套管的動載荷達到一定的安全系數,海上鉆探船的選擇可參照表2。3鉆探設備選用和安裝3.1鉆探設備的選用我院從事的海上鉆探都是工程地質鉆探,施工孔深一般在50m以內,口徑要求φ150mm,終孔為φ110mm,由于海上施工,鉆場易受水流及風浪等影響,而且要求采用靜壓法取原狀土樣,故選用的鉆探設備功率一般要求大些。鉆機:中日技術合作合浦南流江出?？跒┩裤@探選用*U600型,其它工程用CY100型和150型。水泵:*U600型鉆機配用BW250/50往復式泥漿泵,CY-100型和150型鉆機配用BW-160往復式泥漿泵;④用泥漿鉆進時可作泥漿回收引流管?？梢娺x用和下好保護套管及為重要。(3)如遇到風浪較大侵襲時,應將保護套管接長,防止鉆船顛簸上升時套管被基臺和船體壓斷,同時在保護套管下部系上繩子和浮標作標志,遇套管在水中斷折時便于打撈。136西部探礦工程2008年第9期5.2加設保護孔口套管的活動導向管加設保護活動導向管的作用是在施工中因受潮汐和風浪影響,造成鉆船起落不定,使出露的套管接長和拆卸增加麻煩,用活動保護導向管來保證套管在隨潮汐起落時都能夠在活動導向管內,不致影響鉆進施工時離開孔位。活動導向管的長度一般為潮汐落差的2倍以上,導向管一頭用一塊長320cm*60cm*10mm鋼板焊接,鋼板用4根16mm螺栓同孔口板固定,施工時將活動導向管罩在保護套管上,見圖3。二l//6一圖3活動導向管結構圖5.3跟管鉆進在施工過程中由于海底積有一定厚度的淤泥、砂泥層,隨之鉆進不斷加深和采樣、標貫、觸探等工作,這時不斷用增加套管長度來隔離松散地層,確保施工孔壁安全。跟管方法在套管頭接上一根短管后,用普通合金鉆頭采用掃孔或錘擊方式,一直跟管到基巖面或設計要求孔深為止。6機上余尺和回次進尺的計算6.1機上余尺計算海上鉆探,鉆孔進尺是從海底作為零點算起。因鉆進中受潮汐影響,漲潮時,機上余尺減少;退潮時,機上余尺增加,機上余尺為一個變量?？捎孟铝泄接嬎?S—H—H1一Hz—H3式中:機上余尺,m;H——鉆具總長度,m;H——(常量)海底至保護管頭長度,m;Hz——(變量)套管頭至船水平面的高度,m;H?！@機機高,m。6.2回次進尺計算(1)漲潮時的回次進尺計算:因漲潮鉆進,機上余尺除了隨著孔內進尺減少外,也隨著水位上漲船體升高而減少。因此回次進尺數不等于下鉆到孔底時的機上余尺減去提鉆時的機上余尺,應再減去回次進尺過程中漲潮的水位高度。即下鉆到孔底時保護管頭至鉆船水平面長度減去提鉆時保護管頭至鉆船水平面的長度,用下列公式計算:h=S—S1一(H2一H3)(H2>H。)式中:h——回次進尺,m;下鉆到孔底的機上余尺,m;S1——提鉆時的機上余尺,m;H——下鉆到孔底時保護管頭至鉆船水平面長度,m;H?！徙@進保護管頭至鉆船水平面長度,m。(2)退潮時鉆進回次計算:計算回漲潮時回次計算相同,計算公式中Hz

篇2:井下鉆探高承壓水安全施工技術規程

1前言

井下鉆探是開展礦井防治水工作的關鍵手段,其優點是不受地面條件限制,且工程量小、工期短、投資少、針對性強、水壓水量直觀、經濟合理,近幾年來,開灤礦務局部分礦井開始嘗試地面鉆探改為井下施工。開灤廣信有限責任公司針對用水緊張狀況,為合理有效地利用地下水資源,需施工奧灰水源井。在井下鉆探工程中,因奧灰水壓高(1.7MPa)、水量大(φ89mm,鉆孔噴水3~4m3/min),遇到了許多意想不到的困難,出現過噴水、噴矸、套管失控等一系列復雜問題,一度使人身和設備安全受到了威脅。通過實踐,積累了一套防噴、控鉆等一系列安全施工技術。

2問題的提出

廣信公司為了滿足日益增長的工業和生活用水,合理有效地開發利用地下水資源,在井下施工2個奧灰孔,孔深設計為600m,涌水量為7m3/min。由于施工承壓含水層的高壓水,因此工程從設計、設備安裝、施工等各個環節都充分考慮到各種問題的預防和處理,為今后鉆探工作積累了寶貴的經驗。在井下奧灰鉆孔施工中,因水壓高、水量大,遇到了噴水、噴矸、套管失控及鉆探設施固定困難等一系列復雜的問題亟待解決,否則將影響安全生產和發生人身事故。

3安全施工技術

針對上述鉆孔施工中存在的不安全因素,在實踐中探索出了一套較完整的高承壓水鉆探安全施工技術。

3.1鉆窩施工

立孔和大角度斜孔的鉆進,需施工鉆機房(簡稱鉆窩),其規格可視每次增減鉆桿的條數而定。當每次增減1節鉆桿時,鉆窩的總高度應為5.5m,當每次增減2節鉆桿時的鉆窩總高度應為11m。無論是每次增減幾節鉆桿,必須保證巷道頂板處鉆窩直徑不小于3.0m,鉆窩頂部直徑不小于1.5m,鉆窩掘出排除活石后,必須對鉆窩進行噴漿處理,防止風化落石。同時掘出天輪架窩,打出天輪錨桿眼和二層工作臺錨桿眼。二層工作臺的高度:當鉆窩高度為5.5m時,二層工作臺可搭在鉆窩兩側的支架上,但必須封牢;當鉆窩高度為11m時,二層工作臺的高度應為7.5m左右。工作臺的搭設,可在鉆窩四周打4棵錨桿,用鉆管連接固定,然后搭上木板封牢。小角度俯角孔,可根據抽出鉆桿的高度適當挑頂作鉆窩。二層工作臺距離窩頂的高度應大于2.0m,工作臺的搭設,可在巷道內用鐵(或木)制長凳,上面搭木板封牢。

3.2鉆探設施的安裝

①天輪的安裝。在鉆窩頂部安裝天輪,要使用天輪架。天輪架可采用2條工字鋼,并在設計安設天輪處分別鑲焊天輪軸套1個。將天輪架在天輪窩安設調整后用混凝土固定。另外在鉆窩頂部下設天輪錨桿,錨桿下端彎成圓環。將圓環套在天輪架內的天輪軸上,做到雙保險。

②鉆機的固定。地鞏錨桿固定在巷道底板上,然后將鉆機安裝固定在底座上。這樣,既避免了壓柱操作,又保證了鉆機的穩固性。

③在深井和噴水條件下鉆進時,要用專用小絞車升降鉆具,其固定方法是用地鞏錨桿直接連接絞車底座,并注牢。

3.3孔口套管的固定

下好孔口安全套管是有效控制高壓水的關鍵。一是要根據孔口附近的巖石強度,嚴格按《煤礦安全規程》確定套管長度,套管的層數由鉆孔的地質、水文條件而定;二是必須確保固結質量,嚴防漏水和套管鼓出。其做法是:開孔直徑大于套管直徑1~2級,鉆進深度大于套管長度0.5~1.0m。孔口處用棉紗或黃麻纏繞后將套管砸入孔內,注入水灰比為1∶0.8~1∶1的水泥漿,當反漿管流出水泥漿液時,關閉反漿管閥門,再加壓至2.0MPa,并穩壓10~15min,以保證套管周的空隙和巖石裂隙全部填實。另外,還采用了以下2條措施對套管進行處理加固。

①首先在孔口盤以上0.15~0.20m處的套管外側,相向焊接2塊鋼板,當套管下入孔內后,用2條工字鋼地梁分別將上述兩塊鋼板壓住,防止套管鼓出。

②套管焊筋骨。制作套管時,每條套管的兩端頭附近,分別以壁虎式焊接1組3條φ6.5~8mm的鋼筋,鋼筋長度小于0.1m,與套管軸向夾角為60°~70°,其作用一是端正套管的位置,防止套管貼在孔壁上;二是利用筋骨加大阻力,減少套管鼓出的危險性。

3.4防噴及控鉆裝置

①孔口的防噴帽。為防止鉆孔噴水、噴矸,惡化勞動環境,威脅人身安全,應使用孔口防噴帽。將其底盤與高壓閥門法蘭盤用螺絲連接牢固。下鉆具時,將活動抽板向兩側拉開,擴大口經,巖心管下入后,彈簧自行將活動抽板拉緊,鑲在活動抽板內側的膠皮舌抱住鉆桿,即可繼續下鉆。當孔內噴水、噴矸時,膠皮舌將水和矸石攔住,使其向四周射,遇弧形盤后返下,沿巷道底板流出。

②鉆桿控制器。鉆進中替換鉆桿時,需松開鉆機立軸卡瓦。為防止鉆桿外射,應使用鉆桿控制器。該控制器通過制動手把,使偏心輪上下移動,帶動自動卡瓦閉合,抱住鉆桿來控制鉆桿。使用時,巖心管、落砂管一套下入鉆孔后,將鉆桿控制器裝在孔口防噴帽上,再將鉆桿穿入卡瓦中間,連接巖心管,將鉆具下到孔底鉆進。當需替換鉆桿時,先用鉆桿控制器控制鉆桿,再松開鉆機立軸卡瓦,然后更換鉆桿。

③控鉆裝置。為加快高壓水條件下的下鉆速度,同時預防鉆機卡瓦突然失控造成射鉆事故,還應使用控鉆裝置。使用時,把偏心輪卡子套在鉆桿頂部的水接頭附近,并使卡子不隨鉆桿轉動。將鋼絲繩從地梁固定點通過偏心輪卡子換向滑輪,至另一側地梁上的換向滑輪后,與小絞車相連接。當鉆機立軸卡瓦突然失控,鉆桿外射時,偏心輪卡子立即抱住鉆桿。當提下鉆桿時,利用該裝置控制鉆桿的升降速度,做到萬無一失。

3.5應注意的幾個問題

①孔口安全套管應選用壁厚大于4.5mm的無縫耐壓地質鋼管。

②一般不使用鋼粒和金鋼石鉆進。使用鋼粒鉆進往往會因高壓水上涌,鋼粒將鉆頭或巖心管等磨壞,造成事故;使用金鋼石鉆進,一般井下鉆機的給進壓力達不到要求,達不到提高鉆進速度的目的,主要是看鉆機給進壓力與孔內壓力的對比。

③孔口套管上段3~5m,要根據水質情況進行防腐處理,并將外露套管及孔口盤用油泥膏埋藏防腐。

④鉆探結束后,根據需要安裝孔口三通及閥門。底部閥門作備用,上部三通閥門可經常啟閉,觀測水壓、水量,以防單閥門失效而難以更換。

⑤鉆桿規格應根據孔深確定。終孔φ73mm,孔深小于150m,終孔φ50mm,孔深小于200m,可采用φ42mm×6m的鉆桿。終孔φ73mm,孔深小于250m,終孔φ50mm,孔深小于300m,可采用φ50mm×6m的鉆桿。否則極易出現鉆桿劈裂現象。

3.6安全操作要點高承壓水鉆探與施工,是一項難度大、技術復雜的工作。不僅要在技術措施上做到安全可靠,還必須有一支技術熟練的施工隊伍,并嚴格加強現場管理,才能保證安全施工,達到安全快速鉆進的目的。實踐證明,需要遵守以下安全操作要點:

①技術培訓是基礎。對鉆探工人進行鉆探技術培訓,使人人對鉆探設施的安裝使用、施工操作技術都能熟練掌握。做到分工明確,配合默契,嚴格按照操作規程和安全技術措施施工。

②思想重視是關鍵。對高承壓水鉆探中易出現影響鉆進、威脅安全的問題,首先要有一個正確的認識。從鉆孔設計開始,就應向職工交待清楚出現問題的危害性和預防處理措施,做到人人保持高度警惕,杜絕馬虎、湊合思想。

③對所有鉆探設施,做到每班一檢查,發現松動,立即緊固處理,確保其穩固可靠。

④各種安全裝置要在預計揭露高承壓壓含水層前安設完畢,并投入正常使用,嚴防鉆孔見高壓水失控。

⑤每次進尺應較巖心管長度小0.1m以上。防止發生燒鉆、埋鉆事故。

⑥鉆進中要配備專用高壓注水泵,保證停鉆不停泵。要經常用注水泵,正循環鉆進必須大于孔內水壓的壓力向孔內注水,嚴防孔底無水打干眼。

篇3:煤礦探放水鉆探施工安全技術措施

1、安裝固定好探水鉆機,防止探水鉆在打鉆過程中擺動。

2、清理巷道,挖好排水溝,保持排水暢通。

3、在打鉆地點或附近安設專用電話,遇到水情緊急時便于及時報告調度室,盡快采取相應措施。

4、按照鉆孔布置圖的要求確定鉆孔的位置、方位、角度、深度及鉆孔數量,當施工的探水孔有滲水時,對可疑地點要根據現場情況加密鉆孔進行探水。

5、根據鉆場的高度合適布置鉆架架設位置。

6、鉆機安裝好后,在各滑動的面上加潤滑油后可進行鉆孔。

7、鉆孔前將手輪轉到空檔位置,空載運轉五分鐘,當電機絕緣良好,鉆機無異常聲音,并且主軸旋轉方向與減速器上箭頭方向一致時,再裝上鉆桿鉆頭和接通水源。

8、在開孔時,將手把按箭頭方向緩慢旋轉輕輕按上離合器,使鉆頭緩慢前進,當鉆頭全部鉆入煤層后達到一定深度后再用力上緊離合器,但用力不能太猛,鉆孔水壓過大時,采用反壓和有防噴裝置的方法鉆進,并有防止孔口管和煤避突然鼓出的措施,但用力不能太猛。

9、鉆到所需深度時,應迅速反向轉動手輪停止前進,再按箭頭反向上緊離合器,主機快速退回,等到鉆頭完全退出孔口時再打鉆。

10、在鉆孔過程中,若發生鉆桿彎曲或卡桿,應立即退鉆檢查,鉆頭是否磨鈍或崩片,是否遇到斷層或檢查電機進線端的電壓是否符合額定電壓,若低于額定值,必須調壓到額定值。

11、鉆孔時,水的流量為20-30升/分,壓力為1-2MPa,并且增裝大流量的側式供水器,另換鉆桿、鉆頭、接頭。

12、嚴禁打干眼,嚴格堅持先供水、后開鉆,先停鉆、后停水的原則。

14、鉆場附近10米內巷道必須加強支護,并在工作面迎頭打好堅固的立柱和擋板。

15、安裝好排水設備,清理巷道,挖好排水溝,保持排水暢通。

16、在打鉆地點或附近安設專用電話,遇到水情緊急時便于及時報告調度室,并及時通知受水害威脅地點的人員撤退。

17、在打鉆時必須隨時觀察巷道頂板及巷道邊幫、鉆機的情況,發現異常立即停止施工,進行處理。

18、在打鉆過程中,發現有高壓水在孔內壓出時,必須立即停鉆,并將鉆桿固定,嚴禁取出鉆桿,防止打到采空區積水造成突水,并立即報調度室進行處理;立即派人通知受水害威脅的人員撤出地面,同時通知開動水進行排水,派人泵監測水情,如果發現情況危急時,必須立即將所有井下人員撤出地面。

19、在鉆孔施工現場,必須安裝瓦斯傳感器或便攜式瓦斯報警儀,瓦檢員必須加強施工現場的瓦斯監測及其它有毒有害氣體的檢查,預防安全事故的發生。

20、瓦檢員在檢查鉆場內瓦斯濃度時,如果發現瓦斯濃度忽高忽低,鉆機出現頂鉆卡鉆,要立即停止打鉆,撤出人員進行處理。

21、加強鉆孔施工現場的通風管理,局扇風機風筒出風口與鉆機的距離不得超過5米,遇停電停風時,必須立即將井下人員撤出地面。

22、探放水施工人員發現透水預兆:掛紅、掛汗,空氣變冷,出現霧氣,聽到水叫,頂板來壓,底鼓或產生裂隙出水,水色發渾,有臭味等情況時,必須立即停止施工,查明原因進行處理。