庆阳地区钻孔涌水事故综合处理技术

庆阳地区地下水异常丰富,地面高程在1 060m以下的钻孔有不同程度的涌水现象,给钻探施工带来了诸多难题。本文通过对施工区水文地质条件的分析,提出了涌水治理措施,即平衡地层压力法、密封器止涌、套管隔水分水法、随涌钻进等方法。同时对涌水钻孔的测井、封孔方法给予了说明。     

兖州颜店铁矿小口径深孔绳索取心钻探施工技术

兖州市颜店铁矿上部地层松散，下部岩层溶洞多、裂隙大，漏水严重，而设计的普查钻孔深度大，给施工带来很大困难，通过采取多级钻孔结构，并在钻进参数、冲洗液、钻头、扩孔器上的合理应用，解决了施工难题，顺利完成了1804．95m深的ZK8号普查孔。介绍了该孔的钻探施工技术。     

重庆松藻矿区复杂地层钻探技术探讨

重庆松藻矿区强风化地层厚度在700m左右,结构松软、涌水、漏失及水敏性地层反复出现。该区钻孔易出现坍塌、掉块、吸水膨胀缩径、孔斜等现象,施工难度较大,另外煤心采取率极低。在该矿区小鱼沱井田钻进时,采用快干水泥浆封堵及跟管钻进相结合的钻进工艺,并严格控制双聚低固相泥浆配方;在跟管钻进过程中,掌握控制其压力、转速,防止因压力过大或钻进太快而出现套管断脱。该孔历时4个月,终孔深度1261．72m,终孔斜度为8°,钻孔质量为特级。CK-28井成孔经验表明,在该区复杂地层钻进,采用边钻进边封堵及跟管钻进等技术,可有效解决易塌、涌水、漏失、孔斜等难题。     

遵义深溪锰矿ZK5001孔深孔岩心钻探施工实践与体会

遵义深溪锰矿ZK5001孔设计孔深1500 m,实际终孔深度1781.33 m,是贵州省地矿局地质勘探施工的最深钻孔之一。从钻进工艺方法、钻进参数、护壁堵漏措施以及孔内事故预防和处理等方面对该孔的钻探工艺进行了详细介绍,并总结了施工经验和体会。     

曹四夭钼矿大口径水文地质孔施工工艺

在曹四夭钼矿3个大口径水文地质孔的施工中,解决了上部大口径施工完成后要变径应用常规岩心钻探正常钻进的问题;大口径施工过程中保证钻孔垂直度的问题;在水文地质孔施工中禁止使用高分子护壁堵漏材料情况下,保证钻孔顺利施工到设计深度的问题等。介绍了针对这些问题的技术措施。     

2000 m地质岩心钻探关键技术与装备

经过4年的攻关,国家“863”计划重点项目“2000m地质岩心钻探关键技术与装备”研制取得了多项创新成果,主要包括：完成了地面钻探设备及孔内钻探取心器具集成配套,形成了深部岩心钻探施工和示范能力;完成了山东金青顶矿区危矿专项ZK43—1钻孔施工,终孔深度2212．80m。全孔平均钻进时效为1．65m,岩心采取率为98．6％,钻孔质量优良;创造了3项钻深和套管下入深度全国记录;在大项目运作机制、产学研合作模式及钻探技术示范方式等方面积累了一些经验。详细介绍了项目的研制情况及取得的主要成果。     

河南省寺家沟银多金属矿区复杂地层绳索取心钻进技术

河南省陕县崤山地区寺家沟-宽平一带银多金属矿区ZKS001孔,设计孔深900 m,直孔。上部地层坚硬破碎,裂隙发育,漏失严重,坍塌掉块,进尺缓慢,取心困难,钻进过程中钻头、钻杆磨损严重,造成多次钻杆断裂事故。钻孔位于山沟交汇处,严重涌水,从200～460 m,多处存在夹层泥,钻孔缩径。施工时由于钻进技术措施不当,导致钻进困难,引发事故,延误工期,增加了施工成本。本文介绍了该孔钻探施工技术措施,总结的经验教训可供类似工程参考借鉴。     

绳索取心钻进中顶漏钻进工艺实践

2020年,宁夏地质矿产勘查院在宁夏中宁县烟洞山地区实施了50个石灰岩勘查钻孔。由于该矿区灰岩地层裂隙发育,普遍存在严重漏失现象,绝大多数钻孔出现冲洗液失返性漏失,施工初期,发生了2起烧钻事故,钻探成本居高不下。为了完成钻探施工任务和节约成本,项目组从钻孔结构、钻头选型、钻进参数及泵量优化入手,摸索出一套绳索取心钻进中的顶漏钻进施工工艺,采用清水代替冲洗液,同时严格控制各项钻进技术参数,顺利完成了全部钻探施工任务,平均台月效率883 m,平均岩心采取率98%,有效提高了施工效率,降低了钻探成本,为地方发展提供了有力资源保障。     

淮南矿区新集二矿1煤地面排水钻孔的设计施工

新集二矿的主采煤层位于山西组的底部,受到下伏太原组岩溶裂隙含水层的威胁。为缓解井下的防治水压力．采用了在地面施工排水孔的防治水思路。根据钻孔的位置及地层情况,采用了泥浆循环钻进与空气潜孔锤钻进相结合的方法。由于在钻孔施工过程中,发生了泥浆向巷道渗漏的情况,为保证钻孔施工安全及井下生产安全而对钻孔设计深度进行了调整,从而顺利的完成了该孔的钻探施工任务。此孔的成功,可为类似地区施工矿井防治水钻探工程提供借鉴。     

对深孔大口径取心钻探工艺的一些认识——以WFSD-2号孔0～897.66 m段施工为例

深孔大口径取心钻探,钻孔口径大、地层复杂、钻孔结构复杂、深孔段效率低,钻进工艺尚不成熟,钻探工程难度较大。结合WFSD-2号孔0～897.66 m段施工情况,介绍了施工中存在的主要问题及采取的主要技术措施;对各种施工工艺、技术方法进行了对比分析,提出了建议。     

龙永煤田绳索取心钻进工艺技术研究

龙永煤田地质构造复杂,岩性倾角变化大,断层破碎带多,在应用金刚石绳索取心工艺钻进时,常常存在着掉块、坍塌和漏失现象,造成孔内事故多,钻进效率低等问题。通过反复的实践研究,总结出根据不同的地层特性,选择适宜的钻孔口径、钻具级配和钻头型号,配制不同的冲洗液;针对地层的漏失特点和漏失量的大小,采用不同的堵漏材料的技术措施,从而初步解决了在该区钻进时遇到的技术难点,减少了孔内事故的发生,将钻月效率由430m提高到603m,取得了良好的经济效益。     

The identification of fault zones in deep karst aquifer of North China coal mine using parallel directional well logs

Water inrush from Ordovician karst aquifer in North China coal mine has become a key issue on underground coal mining. To address this problem, it is necessary to identify fault zones, because fault zones might connect limestone aquifers and coal seams, enabling Ordovician karst water to enter the mine. In the study area, a series of parallel directional holes were drilled along Ordovician limestone at depths between 70 and 90 m under Ordovician limestone boundary. To conveniently detect fault zones and govern mine water disasters, a series of natural gamma-ray logging while drilling (GRLWD) were undertaken. The entire detecting region can be comprehensively covered by several directional borehole groups. Then, fast Fourier transform and short-time Fourier transform approaches were employed on the basis of GRLWD data and geological data to extract faults information. A segmented identification method for deep fault zones was established in this study. This method can be used to markedly improve the identification of fault zones within Ordovician limestone or the unitary lithology formation and provide crucial information relevant for deep coal mining safety.     

断层破碎带突水突泥演化特征试验研究

为了研究富水断层破碎带隧道突水突泥灾害演化机制,自行研制了一套可考虑质量迁移及地应力状态的大型室内突水突泥试验系统。利用该装置开展了不同水压加载方式、不同破碎带介质参数等条件的断层破碎带突水突泥灾害演化过程模拟试验。结果表明：（1）断层破碎带突水突泥灾害演化是渗流?侵蚀强耦合过程,在水压作用下,破碎带介质中的细颗粒首先发生迁移,导致充填介质孔隙结构增加,进而加速细颗粒流失,促使涌水率不断增长,随着细颗粒不断迁移流失,水流流态由层流转换为紊流,最终诱发突水突泥灾害;（2）破碎带介质初始孔隙率和施加水压越大越易诱发突水突泥,介质渗流演化特征越明显,渗流场参量如渗透率、孔隙率、雷诺数增加越快,且渗流场参量演化曲线出现突增现象;（3）梯度水压加载模式下断层破碎带介质较恒定水压加载条件下突水突泥演化特征更明显,介质发生突水突泥的临界水压更小。在此基础上,基于涌水率?时间（Q-t）、水力梯度?涌水率（i-Q）关系的流态转换分析和基于渗透率?水力梯度（k-i）关系的渗透性演化特征,建立了断层破碎带渗透演化特征概化模型。该研究结果对于断层破碎带突水突泥灾害演化机制与防治措施具有一定的理论指导价值。     

Geophysical investigation of a mineral groundwater resource in Turkey

The hydrogeological conditions in Uludag (Nilufer River catchment, Bursa, Turkey) were assessed, using time-domain electromagnetic soundings, electrical resistivity and induced polarisation tomography, to detect the most promising zones for new water-well siting, in order to increase the quantity of water for bottling. The hydrogeological model is quite complex: deep mineral and thermal water rises from a main vertical fault which separates two lithological complexes. The highly mineralised (deep) water is naturally mixed with low mineralised water at a shallow depth, 30–40 m; the mixed mineral water is found in some surface springs and shallow wells, while the highly mineralised water is found at depth in some unused deep wells located close to the main fault. All the water points (springs and wells) are located inside a “mineral water belt” on the north side of the Nilufer River. The geophysical survey confirmed the hydrogeological model and highlighted four promising zones for well siting (zones with very low electrical resistivity and high induced polarisation anomalies, corresponding to the main water-bearing faults). One of the geophysical anomalies, the furthest from the exploited sources, was verified by means of a test well; the drilling results have confirmed the water mixing model.     

A case study of water inrush incident through fault zone in China and the corresponding treatment measures

In 2010, a water inrush accident through a fault with a high flow rate occurred at Tianzhuang coal mine in Jining, Shandong Province, China, which was subject to the fault excavation. Grouting is an important treatment method before and after water inrush accidents. In this paper, the evolution of this water inrush accident is studied, and the effective treatment method is presented. The obtained results indicate that groundwater from Ordovician limestone aquifer 28.5 m below the floor flowed into the roadway through the fault zone. Results also show that this water inrush through the fault zone can be divided into a flow rate steady increase phase, a rapidly increase phase, a decrease phase, and a steady phase. The first two phases resulted from permeability increase of the fault, which was caused by seepage failure, and water level of the aquifer led to last two phases. Additionally, grouting using the ground borehole successfully controlled this water inrush accident, and it is proven to be a valid method.     

潘北矿A组煤层底板高承压水数值模拟及疏水量预报

建立高承压含水层数学模型,识别其参数特征,是预报不同开采方案下该含水层水量合理疏放大小的依据。在分析潘北煤矿地质及水文地质条件基础上,利用–490 m水平4个阶段放水试验成果资料,利用Modflow建立了A组煤层底板灰岩水渗流水文地质模型及其数值模型,经识别和验证后,获得了太原组灰岩含水层水文地质参数,并结合“突水系数”,分别预报了–490 m和–650 m水平在确保A组煤层安全开采下的疏放量,其计算结果,给太原组灰岩水的防治提供了决策依据。      

西南某水电站断裂构造和层间溶蚀带组合岩溶渗漏研究

西南某水电站坝址基岩为碳酸盐岩,坝区断层构造和岩溶较发育。水库蓄水后,坝址右岸抗力体1 315 m排水洞出现持续渗漏。随库区水位升高,涌水量逐渐加大至约1.9 m3·s?1,水库无法正常蓄水。为查明库水渗漏途径,有针对性地采取措施减少渗漏量,开展了岩溶渗漏研究。通过工程地质测绘、岩溶水文地质调查、钻探、压水试验、孔内电视、孔内电磁波CT等勘察手段,结合前期平硐、基坑开挖和物探等勘查成果,并利用灌浆孔灌浆过程试验数据,最终查明库水渗漏通道:在水压力作用下,库水沿断裂构造F₁₂下渗,在深部沿层间溶蚀带绕过防渗帷幕,呈30°倾角向下游逐步抬升,最终通过竖向岩溶发育带,从1 315 m排水洞地质薄弱点涌出。通过对灌浆帷幕采取补强措施,封堵了主要渗漏通道,库水渗漏得到有效控制,达到了设计要求。      

贵州省大方县五凤井田水文地质特征初探

五风井田位于贵州省大方县城东侧,面积89.22km^2,含煤地层为二叠系上统龙潭组,主要可采煤层为6中、26、33号煤层,煤炭总资源量26 130万t。井田内主要含水层为三叠系茅草铺组岩溶溶洞含水层（T1m）,夜郎组玉龙山灰岩岩溶裂隙含水层T1y2）,二叠系中统长兴组岩溶裂隙含水层（P3c）、茅口组岩溶溶洞-暗河含水层（P2m）。矿床属于以岩溶充水为主,水文地质条件中等的矿床。井田的充水水源为地表水、地下水和小煤矿、采空区的老窑积水,充水通道为断裂破碎带及采矿冒落裂隙带。     

浅谈测井方法在工程勘察中的应用

地球物理测井应用于工程勘察中,能够较好地解决用钻探不易解决的问题,如有效判别薄夹层、寻找井旁隐伏断裂破碎带、判断孔内土层稳定性以及测定土层的速度等。其中自然伽马测井曲线在判定含砾粘土夹层及软弱薄粘土夹层等方面具有较高的准确性;声波、井径、自然γ、视电阻率等测井方法可有效查找井旁隐伏断裂破碎带,特别是声波测井曲线异常更为明显;另外跨孔实测剪切波速还可进行地基土加固效果检验。     

中硬煤层瓦斯穿层钻孔无泵式双通道机械掏穴钻头设计与应用

为了解决随钻式掏穴技术钻进中需要配套泥浆泵调节流量以切换钻进、掏穴状态,控制效果不甚理想等问题,开发了无泵式双通道机械掏穴钻头,该钻头配套双通道钻杆及双通道送水器使用,在钻具内形成2套互不连通的水路,环空水路用于冷却钻头携带岩粉进行正常钻进,中心水路用于控制刀翼开合,大大提高了刀翼开合的控制精度,同时无需配套泥浆泵,提高了随钻掏穴技术应用范围。通过钻头结构设计、齿轮齿条计算以及水路结构优化等,提高了钻头可靠性,采用设计的钻头在淮北朱仙庄煤矿进行了现场试验,试验共完成了?120 mm的钻孔101个,施工总进尺2 861.5 m,钻孔平均深度28.3 m,出煤量0.20~0.69 t/m,单孔平均出煤量0.22 t/m。采用双通道造穴技术可将原常规施工?120 mm钻孔直径扩大至4.1倍。试验证明:设计的双通道机械掏穴钻头,能够满足无泵式机械掏穴的需求,大大提高了施工效率。本研究为低透煤层瓦斯抽采增透提供了钻具支撑,为本行业类似掏穴钻孔施工提供了技术方案。