在凍結造孔工程中防斜、糾斜之探索

葛士友

摘要：幾年來，我隊的凍結造孔工程相繼施工了淮南顧橋礦、朱集礦，山東鄆城礦、梁山楊營礦、梁寶寺一號井、二號井，河南許昌泉店礦、趙固二礦、新河礦等，后來又移師山西、內蒙等地。凍結造孔工程，我在防斜、糾斜方面積累了相當豐富的經驗。礦井建設通常采用立井開拓方式，其新生界沖積層一般采用凍結法施工，凍結法施工的第一步就是凍結造孔，凍結鉆孔深度根據沖積層和風化帶厚度決定。為滿足凍結設計交圈要求，因此，在施工中要嚴格控制鉆孔偏斜，則需做好鉆孔的防斜與糾斜工作。

關鍵詞：礦井施工;凍結造孔;鉆孔防斜 ;鉆孔糾斜

一、鉆孔防斜：

1.確保設備的安裝質量，移至孔位后對鉆機認真找正，安裝穩固、周正，使轉盤中心、鉆孔中心和游動滑車提升中心“三點一線”，確保開孔垂直度把好開孔關;

2.開孔使用的粗徑鉆具要直，正確選擇鉆具組合，增強鉆具的導向性和穩定性，減小孔壁間隙，減小下部鉆具彎曲。

3.不得使用彎曲、變形的鉆具，鉆具連接后同心度要好。粗徑鉆具應有足夠的長度。

4.鉆進中要精心操作，根據進尺速度和鉆孔柱狀圖準確判層，換層鉆進時要合理使用壓力，軟變硬時，降低鉆壓，待鉆進0.5m后再恢復到該地層應使用的正常壓力;當硬變軟時，適當減小壓力，降低轉速。

鉆進時給壓均勻，并根據地層情況合理掌握鉆壓、轉速和泵量。砂層中轉速快給進，粘土層中轉速慢給進，防止快進時泥包鉆頭;基巖應高鉆壓低轉速。控制孔底鉆壓為鉆鋌在孔內總重量的75—80%，采用懸吊鉆進。

下鉆接近孔底時，要慢放，嚴禁墩鉆，用新鉆頭時應輕壓慢轉30分鐘后，再逐步加大鉆壓正常鉆進。

二、鉆孔糾斜：

鉆孔偏斜必須遵循“以防為主，糾偏為輔”的方針，加強施工人員的責任心，并嚴格按有關技術要求施工，加強技術監督的力度，杜絕蠻干行為。施工時，工程技術人員應充分研究易偏地層，分析易偏原因，找到適合該地區施工的防偏方法和糾偏措施，及時指導施工人員防偏糾偏。

（一）傳統方法“墊、移、掃、擴”

1.掃孔糾偏法：

一般在粘土層中發生孔偏，可利用原有鉆具，更換三翼鉆頭或多翼鉆頭進行掃孔糾偏。這種方法是從噴嘴出來的泥漿直接沖刷翼層外刃與孔壁接觸的地方，可使鉆頭的翼片，特別是底外刃不產生泥包現象，始終保持鋒利狀態，便于和孔壁接觸掃出新的臺階把孔糾直。

2.擴孔糾偏法：

使用原有鉆具，換用比原來鉆頭大的鉆頭擴大孔經，鉆至原深度時更換原鉆頭，開鉆前應將鉆具吊離孔底約1m左右，然后慢速給進開出一個新孔，當鉆進2m，鉆孔已修直后，再轉入正常鉆進。

3.墊、移鉆塔法：

出現孔斜時，采用墊架子、移架子是一種行之有效的方法。發現孔斜時，應先采用墊架子方法，如行不通時，應采用移架子法。推架子時應不起鉆具，把架子朝孔斜方位上的方向移，要做到快速、穩妥。實際原理就是利用上部孔段較直，控制底部孔斜。但必須保證孔口孔位不超規定。

（二）采用井下動力鉆具（螺桿）作定向糾偏。螺桿鉆糾偏是凍結造孔中最為有效的糾偏方法

1.螺桿鉆具的結構及工作原理

①螺桿鉆具的工作原理

螺桿鉆具是一種將液體的壓力能轉化為轉動的機械能的容積式井下動力鉆具。螺桿鉆具接在鉆頭的上面，高壓泥漿流經螺桿鉆具的馬達時，產生扭矩，驅動馬達的轉子轉動，從而帶動下面的鉆頭工作向鉆孔偏斜的反方向造斜，來達到糾偏目的。

②螺桿鉆具的結構及其作用

螺桿鉆具主要由旁通閥、馬達、萬向軸、傳動軸四部分組成。

旁通閥設置在馬達的上部，由閥體、閥芯、閥座、彈簧和濾套組成。它的作用是起下鉆時連通鉆柱內外空間，以保持內外壓力平衡。馬達是螺桿鉆具的動力結構，在泥漿的作用下，轉子在定子中作偏心轉動，把泥漿的壓力能轉化為轉動的機械能。萬向軸的作用是將馬達傳出的偏心轉動轉化為定軸轉動。傳動軸的作用是將萬向軸傳來的運動傳給下面的鉆頭。

螺桿鉆糾偏的成敗與地層、陀螺儀提供的數據參數、定向設計安裝角和糾偏鉆進設計段長以及糾偏后的鉆進參數有關。其中：定向的精度直接決定著糾偏的成敗;糾偏鉆進時彎接頭的度數以及鉆進的段長，直接影響著糾偏的效果;糾偏后的鉆具組合及鉆進參數也會對糾偏效果產生較大的影響。為取得較為理想的糾偏效果，應做好以下工作：

a.定向前應對鉆孔進行精確測斜，以便精確定向

b.認真分析鉆孔的偏斜情況，做出正確的定向方案。

c.選擇合適的彎度的螺桿鉆具，以往工程配備1.00、1.250、1.50等多種彎度的螺桿鉆具供糾偏時選擇。近年來，我單位凍結造孔施工中廣泛使用5LZ120D型螺桿鉆具。

d.采用陀螺定向儀定向時，工程技術人員在操作過程中要細心，把人為誤差減小到最低限度。

e.糾偏鉆進。鉆壓一般取8000～12000N;鉆進段長一般為4～7m，具體據鉆孔的偏斜情況及螺桿彎接頭的度數而定。

f.糾偏后要及時進行測斜，根據測斜情況決定其鉆具組合與鉆進參數。當糾偏后的方位正確，頂角較小時，則用短鉆鋌加壓鉆進（鉆壓一般取12000～16000N）;當糾偏后的方位正確，頂角較大時，則用長鉆鋌輕壓鉆進（鉆壓一般取4000～6000N）;當糾偏后的方位正確，頂角較理想時，則用長鉆鋌正常鉆壓鉆進（鉆壓一般取8000～10000N）。

g.定向糾偏的鉆具組合：

鉆頭——螺桿鉆具——鉆鋌——鉆桿——立軸。

2.螺桿鉆具的糾斜成果

例一：山東梁山楊營礦主井N3號孔