煤田钻探孔内事故的预防及处理技术探析

王旭 王杰

新疆煤田地质局一六一煤田地质勘探队 新疆乌鲁木齐市 830009

摘要：在现阶段的煤田中，钻探孔内事故时有发生，我们把造成不正常钻进的事项均称为钻探孔内意外。通常来说，在钻探孔内意外中，卡钻、埋钻、烧钻、断钻等几项是经常发生。要想有效降低煤田地质钻探孔内事故的发生率，相关单位就必须充分重视预防措施，进而大大促进钻探工程的施工质量。

关键词：矿山钻探施工；孔内事故；事故处理

引言

以往人们在处理钻孔内事故时，常常会采用全面钻进的方式，只要全面推进，将地层岩心的所有破碎带清除，就能轻松解决矿山钻探施工过程中的各种问题。但是这样的方式很容易导致钻探方向的偏移，进而发生圆孔轴心不按原定方向钻进的问题，使钻孔倾斜，从而产生矿山钻探过程中的孔内事故，影响钻孔质量，使钻孔在矿山钻探工程中无法产生应有的效果，浪费大量的人力、财力，并影响到施工的正常。

1孔内事故的起因

1.1探析烧钻事故的危害

烧钻是指在具体的钻探过程中，由于施工作业人员操作失误、孔内地层复杂等因素的影响，而使金刚石钻头因温度过高而出现烧毁的问题，并最终导致无法继续正常钻进。一旦出现烧钻问题就会致使钻头损毁，施工成本增加；甚至还会导致钻头胎体熔化，使其与岩粉、残留岩心烧结起来，或是与岩心管一同烧毁的恶性事故的产生，并最终导致钻孔报废无法使用。另外，恶性烧钻还会引发卡钻事故，甚至导致钻杆折断。所以，烧钻也是金刚石钻进作业极易出现的事故，因此，需要采取积极有效的措施加以预防。一般来讲，烧钻事故并不是单纯的突发性事件，而是有着一定规律的事故。在烧钻事故发生前，各种地层条件、施工工艺以及钻探设备等均有出现有着与之相应的工况征兆。

1.2断钻

断钻指的是在钻探工作中出现了钻杆突然在孔内断裂的现象，这种情况的出现将会使得钻进的进程被打断。而出现了这种现象的原因就在于管材的质量问题或者是没有在钻探的过程中及时更换钻杆，导致了钻杆在长时间的钻探中出现了磨损现象，材质的疲劳强度大大降低，也就无法保证工作的强度，也就导致了断裂现象的出现。

1.3孔内坍塌引发的埋钻事故

在矿山钻探工程中，会导致埋钻事故发生的因素有很多，但是最主要原因就是矿区地质构造、矿区成矿条件、矿物富存条件以及矿区开采的钻进工艺条件等。对于孔内坍塌而言，可以将矿区钻探施工过程中的孔内坍塌划分为3种形式，即前置式坍塌、后置式坍塌以及联合式坍塌。在矿山钻探过程中，如上文所述，对于填充物的冲击力一般通过钻头切削或水力冲击来完成，当地下构造带的填充物含有钙类物质较多时，填充物一般较硬，此时的钻头应以切削工具为主，水力作用为辅；当地下构造带的填充物含有钙类物质较少时，填充物一般较软或较为松散，此时的水力冲击就成为了主要作用力，切削作用成为辅助力量。发生这类事件之后，用于冲击的高压水流会直接对填充物形成极为锋利的水力切割作用，导致钻头前端的填充物坍塌。而坍塌的空间总量一般与矿山构造带填充物坍塌的渣量、水压、水量成比例。当水压变大，高压水流的水力切割作用也会相应变大，从而导致坍塌空间变大，泥沙填充物中的渣量变多；当水量变大时，高压水流导致的水力冲击效果就会越好，其排除泥沙填充物时的时间也会相应减少。

2孔内事故的处理

2.1选用的钻进工艺需具有合理性

在使用金刚石钻头钻进时，应当严格控制各项钻进参数，不得随意改变，避免以盲目性加压来实现进尺。如果钻进速度过快，会导致孔内岩粉淤积而引发排粉不通畅的问题，进而致使烧钻的情况出现。在下钻过程中，切不可直接下钻到孔底，在距孔底0.5m处时开动泥浆泵实施冲孔循环，待孔口返水后再进行扫孔，扫孔时要低压慢转，扫到孔底等钻头和扩孔器、孔底岩石磨合稳定后，再采用常规钻进规程。钻机操作人员在实际钻进时需要保持注意力的高度集中，并且对孔内情况以及设备运行状态进行密切掌握，以实时对钻进参数进行调整。另外，还需进一步强调金刚石钻进工艺中钻压、钻速以及泵量的有效融合。在对较硬的地层进行钻进时，转速对钻头钻速的影响极为重要；而对坚硬的地层进行钻进时，需适当增加钻压来实现。此外，随着钻速的不断增加，泵量也会随之不断增加，所以，应当特别注意的是，不可以盲目性地只提高钻压而不增加泵量。除此之外，还需要保证泥浆泵运行状态稳定，工作人员需要对泥浆泵实时定期检修，确保吸水部分具有良好密封性，且维持吸水莲蓬头在液面之下。切不可采用老旧吸水管，避免发生堵塞，而且还需要及时对泥浆池、水源箱进行有效清理。在实际钻进环节需要安排专门的工作人员来对泥浆泵的运行情况，尤其是泵压进行密切监测。

2.2钢粒或碎合金粒挤夹钻具的处理

钻具受到钢粒、碎合金挤夹时，冲洗液循环，强化泵量，冲散、减轻挤夹程度。若挤夹情况不明显，要边冲边用外降机进行提拉，拓宽钻具施工范围，能解除挤夹。失去效果则使用吊锤冲打，尤其是浅孔，效果佳。深孔或挤夹情况严重，可借助震动器处理。中间传动机构也被称作差速式打吊锤机，借助差速机构替代中间部位的打吊锤，在钻机和柴油机中间进行安装。一头需要卡在外降钢丝绳的合适部位，另一头需要环绕过飞轮。飞轮需要环绕两圈，再借助两个导向滑轮，利用绳卡将其固定在卷筒部位。

2.3提心操作

钻探设备在实际运行期间，要想保证设备可以正常的运行下去，就应该定期开展设备的监测工作，找出其在运行时存在的故障问题，并及时为其制定有效的解决对策，只有这样才能保证接下来的各项工作任务都可以进行下去。另外，在上提设备时，设备初期的运转速度较慢，在确保设备内筒进入钻杆之后，可以适当地提升设备的运行速度，在确保采样质量的同时还应该尽可能地缩短装罐煤心的运行时间。

2.4在钻探工程中引入新技术

技术进步是工程安全的重要保障，因此通过施工工艺创新可减少孔内事故发生的几率，钻头部位引入新技术后可应对多种复杂地质，黏着问题也得到有效解决。除此之外，设备功率也是工程重点考虑问题，功率不足在运转过程中容易破损，零件飞出后造成人员伤亡。个别薄弱环节加固后钻探工程得到了更多安全保障。

结语

综上所述，矿山钻探施工过程中，钻具、钻杆及套管遇卡钻是发生最频繁、耗费时间最长、损失最大的孔内事故之一。为了避免孔内事故发生，或者在孔内事故发生时做到最佳处理，防止更大的人员及财产损失，就需要在矿山钻探施工开始前研究好该地区的基岩地层，了解清除该地区地层的复杂程度，并根据各地矿山内部岩性不同、地层的破碎程度不同，确定矿山地质钻孔结构。实践证明，水力割刀结构简单、操作方便、性能可靠、可准确控制切割位置，对埋孔事故处理是一种比较先进的工具。

参考文献

[1]聂新明.处理钻探孔内埋钻事故“气动”方法及实际应用[J].化工矿产地质,2020,42(02):162-169.

[2]王鲁朝.矿山钻探工程中的钻孔事故及其预防处理分析[J].世界有色金属,2020(11):49-50.

[3]张兴旺.矿山地质工程钻孔内事故处理及预防措施[J].世界有色金属,2020(01):289+292.

[4]聂新明,钱迪.东庞矿奥灰含水层多分支水平孔卡埋钻事故处理[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2019,46(11):38-42.

[5]曹昊森,简铎.矿山地质钻探施工中处理孔内事故对策及方法[J].世界有色金属,2019(10):129+131.