凍結(jié)孔施工中防斜與糾斜技術(shù)的分析與應(yīng)用

■李陽

（甘肅煤田地質(zhì)局一四六隊(duì) 甘肅平?jīng)?44000）

凍結(jié)孔施工中防斜與糾斜技術(shù)的分析與應(yīng)用

■李陽

（甘肅煤田地質(zhì)局一四六隊(duì) 甘肅平?jīng)?44000）

在凍結(jié)孔施工中防斜與糾斜是保證鉆孔質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)問題，有時甚至直接決定凍結(jié)孔施工的成敗。本文結(jié)合核桃峪煤礦副立井凍結(jié)孔施工情況，對凍結(jié)孔鉆進(jìn)過程中如何防斜、糾斜進(jìn)行分析總結(jié)，提出了一些有效的防斜、糾斜方法和措施，供凍結(jié)孔施工單位參考使用，以滿足凍結(jié)施工對造孔工藝的要求。

凍結(jié)孔防斜糾斜測斜與定向

近年來，隨著開采煤層的不斷加深，凍結(jié)孔的應(yīng)用范圍也越來越廣闊，特別是凍結(jié)深度的加深、范圍的加大、孔間距的縮小，對凍結(jié)孔鉆探技術(shù)提出了更高要求，而防斜與糾斜是保證凍結(jié)鉆孔垂直度的關(guān)鍵技術(shù)問題，不僅影響鉆進(jìn)效益，更直接決定凍結(jié)孔的施工質(zhì)量。為了提高凍結(jié)孔的施工質(zhì)量，保證煤炭開采安全，本文結(jié)合核桃峪煤礦副立井凍結(jié)孔施工情況，對凍結(jié)孔鉆進(jìn)過程中如何防斜、測斜、糾斜的方法和措施進(jìn)行了簡單分析和總結(jié)。

1　鉆孔防斜

鉆探施工中造成鉆孔偏斜的原因有很多，有地層軟硬變化、地層傾角大小等客觀因素；也有鉆具組合、泥漿性能、鉆進(jìn)方法等主觀因素。為防止鉆孔偏斜，在施工中應(yīng)采取以下措施防斜：

1.1把好開孔關(guān)

開孔前確保設(shè)備的安裝質(zhì)量，鉆機(jī)底盤與鉆機(jī)要達(dá)到水平、周正、穩(wěn)固，做到三個中心在一條線上；開孔使用的鉆具要直，增強(qiáng)鉆具的導(dǎo)向性和穩(wěn)定性，確保開好孔。

1.2把好地層關(guān)

鉆進(jìn)過程中要注意地層的軟硬變化，由軟地層向硬地層鉆進(jìn)時，要適當(dāng)減輕鉆壓，降低轉(zhuǎn)速，磨合鉆進(jìn)0.5～1.0m后恢復(fù)正常鉆進(jìn)；由硬地層向軟地層鉆進(jìn)時，鉆壓要減至正常值的1/3～2/3，待完全進(jìn)入軟地層后恢復(fù)正常鉆進(jìn)。

1.3把好鉆具關(guān)

不得使用彎曲變形的鉆具，鉆具連接后同心度要好，同時結(jié)合地層情況、設(shè)計(jì)要求選擇科學(xué)的鉆具組合。如我單位在核桃峪煤礦副立井凍結(jié)孔施工中選用的鉆具組合鉆壓小、轉(zhuǎn)速高，選擇輕壓吊打可以有效起到防斜的作用。

1.4把好泥漿關(guān)

鉆孔泥漿的選擇要綜合考慮一個平臺上鉆機(jī)臺數(shù)、進(jìn)尺、地層等因素，適時調(diào)整優(yōu)化泥漿性能，最好多采用獨(dú)立式泥漿循環(huán)系統(tǒng)，使每個鉆孔壁保持穩(wěn)定，減少斷脫事故，確保安全高效鉆進(jìn)。

2　鉆孔測斜

凍結(jié)孔鉆探施工中每鉆進(jìn)一定深度要測斜一次，以便及時掌握鉆孔偏斜情況，實(shí)現(xiàn)防斜與糾斜相結(jié)合，確保鉆孔質(zhì)量。核桃峪煤礦副立井凍結(jié)孔施工中鉆孔測斜手段有2種。

2.1燈光測斜

燈光測斜適用于鉆孔淺部，一般在井深100m以內(nèi)能夠測出鉆孔的偏斜程度和方向。我單位在50m以內(nèi)，采用對點(diǎn)器、經(jīng)緯儀及其配套設(shè)施進(jìn)行測斜，計(jì)算出偏斜距、偏斜角和偏斜率，反映出鉆孔的真實(shí)軌跡，為及時防斜、糾斜提供科學(xué)的依據(jù)。正常鉆進(jìn)中一般10～20m測斜一次，根據(jù)具體情況，可適當(dāng)調(diào)整測點(diǎn)距離。

2.2陀螺測斜

陀螺測斜適用于鉆孔深部。我單位在50m以下選用JDT-5A型陀螺儀進(jìn)行測斜，直接測出偏斜距、偏斜角、偏斜率和方位角，繪出鉆孔平面圖，反映出鉆孔的真實(shí)軌跡，為下一步鉆進(jìn)提供依據(jù)。正常鉆進(jìn)中一般30～50m測斜一次，根據(jù)具體情況，可適當(dāng)調(diào)節(jié)測點(diǎn)距離，比如易偏地段需增加測點(diǎn)。

3　鉆孔糾斜

在正常鉆探施工中，受地質(zhì)條件、鉆進(jìn)方法等因素影響，鉆孔出現(xiàn)偏斜是不可避免的。為滿足凍結(jié)孔施工技術(shù)要求，必須采取有效的糾斜手段，將鉆孔軌跡控制在設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)，確保凍結(jié)孔質(zhì)量。在實(shí)際生產(chǎn)中常采用以下糾斜方法。

3.1掃孔糾斜法

在鉆孔偏斜變化較大，即鉆孔軌跡呈“S”型時，比較適合用掃孔糾斜法，目的是把鉆孔直徑掃大，減小孔斜偏值，從而減小孔內(nèi)抗勁和孔底擺幅空間，使鉆孔趨于垂直。一般在表土層發(fā)生偏斜，多利用原有鉆具自身重量進(jìn)行高速慢掃，達(dá)到糾斜目的。

3.2擴(kuò)孔糾斜法

在鉆孔深度較淺，使用原鉆具，換用比原鉆頭大的鉆頭擴(kuò)大孔徑，擴(kuò)至原深度時更換原鉆頭，開鉆前應(yīng)將鉆具吊離孔底約1m左右，然后慢速開出一個新孔，鉆進(jìn)1～2m鉆孔已修直后，再轉(zhuǎn)入正常鉆進(jìn)。

3.3墊、移鉆塔糾斜法

發(fā)現(xiàn)孔斜時，通常的做法是先采用墊鉆塔方法，如果不能及時糾斜，應(yīng)及時采用移鉆塔方法，其中墊鉆塔是將鉆孔偏斜方位的鉆塔墊起，移鉆塔是將鉆塔朝著鉆孔偏斜方位移動一定距離。該糾斜法是通過鉆具的剛性及鉆孔偏斜拐點(diǎn)的相互抑制作用控制下部鉆孔軌跡，即利用鉆孔上部孔段較直，以當(dāng)時孔深的起點(diǎn)為支點(diǎn)，使鉆孔向反方向鉆進(jìn)，以達(dá)到糾斜效果。但使用該方法糾斜時，墊、移鉆塔要快速、穩(wěn)妥，推架距離不宜過大，防止鉆具變形。

3.4根據(jù)巖層特性控斜法

根據(jù)不同巖層特性合理操作,也是控斜的一種重要手段。當(dāng)鉆孔穿過軟硬巖層界面時，由于軟硬巖層的強(qiáng)度、硬度等物理學(xué)性質(zhì)不同，其抗破碎阻力也不同，使鉆孔發(fā)生偏斜。所以，精確的掌握巖層情況，應(yīng)用合適的鉆壓、轉(zhuǎn)速，可有效防止鉆孔跑偏。

3.5采用井下動力鉆具定向糾斜法

采用井下動力鉆具定向糾斜是凍結(jié)孔施工中最常用有效的糾斜法。在核桃峪煤礦副立井凍結(jié)孔施工中，我們采用的是單彎螺桿鉆具進(jìn)行定向糾斜，其原理是利用螺桿鉆和彎接頭組成的彎鉆具，向偏斜的反方向定向糾斜，達(dá)到穩(wěn)斜控斜目的。單彎螺桿鉆具糾斜的效果與許多因素有關(guān)，其中定向的精度直接決定糾斜的成敗，糾斜的鉆進(jìn)長度直接影響糾斜的效果，糾斜后的鉆具組合及鉆進(jìn)參數(shù)也會影響斜效果。因此，應(yīng)注意以下事項(xiàng)：①定向前應(yīng)對鉆孔進(jìn)行精確測斜，認(rèn)真分析鉆孔的偏斜情況，并確定糾斜點(diǎn)和糾斜方位角，以便精確定向；②下鉆前認(rèn)真檢查動力鉆具，并在孔口進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)，正常后下入孔內(nèi)；③用螺桿鉆具糾斜前，應(yīng)充分循環(huán)并調(diào)整好泥漿性能，含砂量≤2.5%；④因螺桿鉆進(jìn)時扭矩大，下鉆桿時應(yīng)將每根鉆具用雙鉗加力緊扣；⑤定向操作要細(xì)，把誤差降到最小；陀螺儀下入孔內(nèi)到位以后，要反復(fù)提放幾次，確定鍵槽入鍵的準(zhǔn)確性；⑥定向糾斜鉆進(jìn)中加壓、送鉆要均勻，糾斜中一般鉆進(jìn)10～20m,需進(jìn)行測斜確認(rèn)定向糾斜效果，如效果不好應(yīng)重新定向糾斜。

4　結(jié)語

總之，在凍結(jié)孔施工時一定要遵循“以防斜為主，糾斜為輔，防糾結(jié)合”的原則，嚴(yán)格按照技術(shù)要求鉆進(jìn)，杜絕蠻干亂干現(xiàn)象，工程技術(shù)人員要充分研究地層情況，找到適合該地區(qū)鉆進(jìn)的防斜、糾斜方法和措施，指導(dǎo)鉆探施工人員做好防斜、糾斜工作，最大程度提高凍結(jié)孔鉆探施工質(zhì)量和效率。

[1]徐培遠(yuǎn).凍結(jié)法鑿井冷凍孔施工技術(shù)應(yīng)用 [J].西部探礦工程.2011（09）.

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[3]付文會，胥剛、儲鳳春.凍結(jié)造孔施工工藝探討 [N].淮南職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào).2006年第1 期.

F407.1[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-2-383-1