高承壓水勘探工藝研究淺析

近年來，隨著我國采礦向深部進行，鉆進過程中遇到的地質問題和地下水問題也趨向復雜化，高承壓水地層鉆進便是鉆探的典型難題。高承壓水地層具有水壓高、水量大的特點，鉆進時經常出現噴水、鉆桿外射、套管失控等問題，使鉆探活動難以保證安全的操作環境和取心質量。我公司在某礦山水文地質勘探中遇高承壓水地層水壓力達4Mp，井口涌水量達15m3/h，鉆探難度較大，對礦山深部的水文情況了解帶來的挑戰。為此我公司在某礦山實際鉆探過程中采用了幾種不同的方法進行試驗研究。

1 治水方法的選擇

1.1 護壁堵水

通過查詢資料，我們開始決定采用泥漿護壁治水，減少孔內涌水量。鉆進過程中，孔壁的穩定性在很大程度上取決于沖洗液的性能。那么如何來配制泥漿，便成為一個關鍵性的問題。各孔段的地質情況不同，對泥漿性能的要求也各不相同。在非特殊孔段，一般使用粘土漿作為沖洗液，即可達到使用目的，而特殊孔段，需特別配制。沖洗液的配制以膨潤土為主要成分，加入適量的水解度為30%的聚丙烯酰胺(PAM)。在孔壁上形成網狀結構并吸附在巖石上，達到降低失水量和保護孔壁穩定的目的。配制方法：在每1m

的水中加入42kg左右的膨潤土和適量的NaOH，充分攪拌后，測試pH值。pH值在7～9時加入水解度為30%的聚丙烯酰胺。膨潤土泥漿與聚丙烯酰胺的體積比為膨潤土泥漿：聚丙烯酰胺=1000：5。NaOH的加入量可按下式計算：

NaOH的 加 入 量(kg)=40/71×PAM(kg)×PAM(含量%)×要求水解度(%)

3.開展技術服務。糧食工程系為建設優質的食品安全檢測應用技術協同創新中心做了充足的準備，成立了糧油食品科技教師工作室開展企業技術服務工作，成立學生專業社團-食檢精英社，培養創新型和高技能人才，并且開展江西省糧食行業農產品食品檢驗員（原糧油質檢員）職業技能培訓。

所以創新的多元業務發展的前提是技術能夠服務化、平臺化，大家能夠共享盡可能多的技術成果。正是為了把后臺的技術服務化、平臺化，才會發現技術和業務的界面越來越中臺化。所以中臺化本質上是服務化、平臺化的一個結果。

配以適量紅粘土孔內自然造漿，護壁效果不太理想，出現孔內涌水量并沒有明顯的減少，按上述方法配制出來的泥漿，經過使用，達不到預計要求。

1.2 高壓注漿治水

采用高壓注漿堵水的方式減少鉆孔的涌水量，改善施工的環境，從而降低勘探施工的難度。因本次試驗為涌水注漿，與以往的注漿條件存在很大不同，決定從注漿材料、注漿壓力、涌水量等方面分別來做試驗。

（1）止漿塞的下放時間隨著涌水量的增大而增長，下放難度相應增大。

根據以往注漿經驗，注漿結束壓力根據靜水壓力來設計調整。對SBDZK670-88-1#孔采用了不同的注漿壓力與靜水壓力比值進行試驗。試驗結果見表2。

根據帷幕施工經驗注漿材料主要選擇粘土、水泥、水玻璃等材料，在給SBDZK670-92-1#孔注漿的過程中分別選擇了幾種不同配比的漿液注漿。

（2）問卷調查。向兩組學生發放調查問卷，采用不記名方式。共發出調查問卷105份，收回105份（全部為有效卷）。采用χ2檢驗比較兩組差異。

由表中數據得知，在涌水量較大的情況下，可以采用下管的方式分級泄流，減小鉆進時鉆桿所承受的壓力。多級套管分流泄壓之后套管內的涌水量減少了75%左右，提鉆下鉆的壓力大幅度減小，保證鉆機正常的鉆進。我們可以得出以下結論：

（1）隨著漿液濃度的增加鉆孔單次堵水效果越來越好。

1.2.3 涌水量大小的選擇

有那么一會兒，我們就這樣看著對方，一句話都沒說。也許我的確是發自內心安慰他。假如他是懦夫，絕不是因為他不能承受疼痛，而是他拒絕傷害別人。

1.2.2 注漿壓力的選擇

1.2.1 注漿材料配比的選擇

由表2的試驗數據可以看出，注漿堵水效果隨著結束壓力與靜水壓力的比值的變化而變化，結束壓力與靜水壓力的比值越大單次堵水效果越好，但不成線性關系。我們可以得出結論：

實驗組行4C延續性護理管理法。①創建專業化的護理小組：由護士長與護理工作人員組成專業化的護理小組，對患者進行健康知識的教育。②4C延續性護理：應遵循全面性的工作原則，在出院之前綜合評估生理特點與健康情況，為其編制個性化的護理方案，指導患者及其家屬掌握自我護理技巧[2]。還需保證護理工作的合作性，創建微信平臺與患者之間相互聯系，建立電子檔案，使得家屬密切配合，在協助監督的情況下改進問題。應遵循協調性的原則，相互協調密切的配合。另外還需進行延續性的護理，在出院之后的第二周到第四周進行家庭隨訪。第二個月到第六個月進行電話隨訪，每三周到家庭隨訪一次，掌握患者情況針對性護理[3]。

由表3的數據可以看出，止漿塞下放時間與鉆孔涌水量大小有明顯聯系，隨著涌水量增大，下放止漿塞時間增長。在鉆孔涌水量達到3.68L/s時，下放止漿塞時間達到12.68h，比涌水量3.12L/s時止漿塞下放時間6.3h增加了一倍的時間，而在涌水量達到5.96L/s時，達到了46.37h，歷時最長。由此，可以得出如下結論：

（1）單孔注漿堵水效果隨著結束壓力與靜水壓力的比值增大而增大，比值在2.6～3之間堵水效果能達到較好注漿效果，涌水量明顯減少。

（2）單液水泥漿的堵水效果最好，其單孔單次堵水效率能達到63.19%。

在SBDZK670-92-1#鉆孔鉆進過程中，鉆進至581.5m時涌水突然增大至5.96L/s，遂決定下止漿塞注漿。在止漿塞下放過程中，孔內上浮力比歷次都要大，經過2個日歷天止漿塞下放于178.62m。對歷次止漿塞下放情況進行統計如表3。

段成式，字柯古，齊州臨淄 （今山東省濱州市鄒平縣）人，著名文學家。詩文兼擅，尤以筆記小說《酉陽雜俎》著稱于世。約生于德宗貞元十九年（公元803年），卒于咸通四年（公元863年）。約于文宗開成二年，以蔭入官，為秘書省校書郎。歷吉州、處州和江州三州刺史，官至太常少卿。段成式博學強記，深諳佛學，交游廣泛。常恒暢《段成式交游考》重點考察了段成式與溫庭筠、李群玉、李德裕、周繇、徐商、劉德仁、張希復、鄭符、昇上人、僧人寂照及幾個博聞強志者的交游，今補考喻鳧、僧無可和貫休等十幾人，進一步了解段成式的交游對他身世浮沉、詩文與筆記小說創作的影響，全面把捉造成《酉陽雜俎》博雜藝術特征的重要因素。

熱力燃燒法。熱力燃燒法需要加入輔助燃料作為助燃氣體，溫度一般在500～900℃范圍內。低濃度VOCs可燃氣體可采用熱力燃燒法。

（2）涌水量在達到3.6L/s時，止漿塞下放難度明顯增大。

在教育中，從教學目標與內容出發，綜合這一階段學生的特點，設計出有針對性的競賽活動，在吸引學生目光的同時將學生帶入到活動中，讓學生感受到學習地理知識的樂趣，培養學生的學習能力，幫助學生實現知識的內化，并運用到實際中。這就是游戲教學的內涵。例如，在講解語言的多樣性知識點時，通過播放侯寶林相聲《戲劇與方言》，以此為契機，引導學生從現實生活的經歷和體驗出發，鼓勵并引導學生自己創作小品，培養學生收集、加工、處理信息的能力和語言交流能力，使學生在愉快和諧的氛圍中進入知識的殿堂，感受到地理就在身邊，體會到學習地理的實用性和趣味性。

1.3 多級套管分級泄流

在對注漿進行堵水取得明顯效果之后，對ZK670-92-2鉆孔進行其他方式嘗試試驗。決定在不影響地下水正常涌水通道的前提下，來進行試驗研究。采用下放套管的方法，看看在高壓水鉆孔的涌水情況。具體下放套管的情況見表4。

由表1試驗結果可以看出，不同配比的漿液材料進行注漿，對鉆孔的堵水都有一定效果，但單次堵水效率有明顯區別，我們可以得出如下結論

在涌水鉆孔，下放套管可以有效的起到分層泄流的作用，套管內的流量明顯小于套管外的流量。

1.4 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長度，嚴格按規程確定套管長度，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。

具體的做法是：開孔直徑170mm，下Φ168mm孔口管12m。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1：1的水泥漿，當管壁外流出水泥漿液時，關閉注漿管閥門，并穩壓20min～30min，待凝12小時后再用人工攪拌水泥砂漿從管壁外重新灌填，以保證套管周的空隙和巖石裂隙全部充填密實。另外，還采用了兩條措施對套管進行處理加固：①首先在孔口盤以下0.15m～0.20m處的套管外側，相向焊接兩塊鋼板，當套管下入孔內后，用兩條工字鋼地梁分別將上述兩塊鋼板壓住，防止套管鼓出。②套管焊緊固。制作套管時，每條套管的兩端頭附近，分別以壁虎式焊接一組3條06.5mm～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

。

在固管72小時之后，采用清水進行打壓試驗，試驗壓力不小于預揭露含水層水壓的1.5倍，持續穩壓時間不小于30min，確保孔口套管不松動孔口周圍不漏水后方可繼續鉆進，否則重新注漿固結。

1.5 分流接頭

通過觀察發現，鉆桿在提前來的過程中，鉆孔內的水沿著鉆桿直接從鉆桿頂部向上噴出，水從高空噴濺，嚴重影響施工環境，水流四濺，存在很大的安全隱患，為此決定制作一個分流接頭（見圖4）。

該接頭由頂部萬向頭、中間分流管、頂部直接頭組成。在使用的過程中，分流管可以有效的將鉆桿內的水直接引流到水溝內，解決了提鉆時水流從高處噴濺的問題。

2 結論

（1）通過現場的不斷試驗，不斷改進注漿參數，最終確定結束壓力與靜水壓力的比值選定為2.6-3.0。注漿材料選擇為純水泥，配比為1：1，最大涌水量不大于6L/s。

（2）孔口套管下放固管之后，采用焊接鋼板再加壓工字鋼或焊接筋骨后，采用清水進行耐壓試驗，可以有效的保證套管不被高壓水頂出。

（3）采用多級套管安裝，可以有效的對鉆孔內的涌水進行分流。

（4）針對提鉆時涌水從鉆桿頂部噴濺的問題，可采用分流接頭，可有效的將涌水分流至排水溝，提高上下鉆效率。

[1]龐玉龍．煤礦井下鉆探施工實踐[J]．西部探礦工程,2011,23(02)：185-186+190．

[2]劉緒和．井下鉆探高承壓水安全施工技術[J]．煤礦安全,1996(04)：21-24．