摘要：國(guó)投新集能源股份有限公司楊村煤礦地質(zhì)條件復(fù)雜，下第三系紅層埋藏較深，風(fēng)化帶既深且長(zhǎng)，地層裂隙發(fā)育，鉆進(jìn)難度很大，自2008年11份開(kāi)工至今已完成凍結(jié)造孔工程量的90%，期間共發(fā)生大小孔內(nèi)事故十余起，本文通過(guò)對(duì)這些事故的分析及總結(jié)，采取有效的預(yù)防措施，為今后工程施工提供保障，確保工程質(zhì)量。

關(guān)鍵詞:凍結(jié)造孔工程；孔內(nèi)事故；事故處理

0前言

國(guó)投新集能源股份有限公司楊村煤礦位于安徽省淮南市鳳臺(tái)縣境內(nèi)，井筒位于礦井工業(yè)廣場(chǎng)內(nèi)，該礦設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為500萬(wàn)噸/年，立井開(kāi)拓。副井井筒凈直徑7.5米、深度1001.9米，設(shè)計(jì)凍結(jié)深度725米終止在砂質(zhì)泥巖中，因地質(zhì)條件復(fù)雜采用普通法施工難以通過(guò)，為加快礦井建設(shè)速度，采用凍結(jié)法施工。

1工程水文地質(zhì)概況

楊村煤礦位于淮南煤田的西部，淮南復(fù)向斜中的次級(jí)褶曲陳橋背斜的南翼西段,總體為一不完整向斜構(gòu)造,南翼被F1斷層切斷。該礦井地質(zhì)條件較為復(fù)雜，表土層深厚，副井為536.65米，主要為砂層，含有4組流砂含水層，煤系地層砂巖裂隙水是礦井直接水源，區(qū)內(nèi)砂巖裂隙發(fā)育，富水性較強(qiáng)。副井地層結(jié)構(gòu)表見(jiàn)表1-1、1-2：

 表1-1  楊村礦副井地層結(jié)構(gòu)表
 

續(xù)表1-2 楊村礦副井地層結(jié)構(gòu)表

2地質(zhì)不良因素分析

從工程地質(zhì)資料中了解副井基巖段下第三系紅層和二疊系中各存在工程地質(zhì)不良的層段：

l  下第三系紅層的工程地質(zhì)不良層段

副井基巖段中下第三系紅層的厚度為144.60m，由細(xì)砂巖、含礫砂巖和砂質(zhì)泥巖互層構(gòu)成。其中，細(xì)砂巖的累計(jì)厚度達(dá)100.35m，占總厚度的73.7%；含礫砂巖的累計(jì)厚度為25.05m，占總厚度的17.3%；砂質(zhì)泥巖的累計(jì)厚度僅為12.75m。

536.65～641.70深度段,該段厚度為105.15m，主要由細(xì)砂巖和含礫砂巖組成，這二種巖性層占總厚度的96%。從總體上看，該段基本上屬于散體－碎裂結(jié)構(gòu)巖體，巖芯RQD的加權(quán)平均值僅為16%左右，而且?guī)r石的抗壓強(qiáng)度值比較低，砂巖的加權(quán)平均抗壓強(qiáng)度僅為25Mpa左右，因此該段屬于工程地質(zhì)性質(zhì)不良的巖體，事故多發(fā)生在此段范圍內(nèi)。在該段中工程地質(zhì)性質(zhì)較好的巖層只有埋深為604.00m、厚度為10.30m的細(xì)砂巖層。該層的巖芯采取率為100%，RQD值為30%，抗壓強(qiáng)度達(dá)37.7Mpa，基本上可定為中等穩(wěn)定的巖體。

l  二疊系地層的工程地質(zhì)不良層段

副井檢查孔揭露二疊系地層的厚度為419.09m。在檢查孔揭露二疊系巖層中。砂質(zhì)泥巖和泥巖的累計(jì)厚度占總厚度的63.4%，中、細(xì)砂巖占24.6%，粉砂巖和粗砂巖之和僅占12%。

681.05～774.85m深度段，該段厚度為93.80m，由砂質(zhì)泥巖、細(xì)砂巖、中砂巖、泥巖和粗砂巖組成，各巖性層累計(jì)厚度占層段總厚度的百分比分別為41.25%、20.25%、18.05%、11.55%和8.90%。從總體上看，該段巖體基本上屬于層狀碎裂結(jié)構(gòu)，但其中的細(xì)砂巖和中砂巖層屬于碎裂結(jié)構(gòu)，RQD加權(quán)平均值僅為22%左右。除了粗砂巖層外，該段中各巖性層的強(qiáng)度都比較低，單軸抗壓強(qiáng)度的加權(quán)平均值僅為16.5Mpa～22.7Mpa。因此從總體角度應(yīng)將該層段劃定為工程地質(zhì)性質(zhì)不良的巖體。在該段中工程地質(zhì)性質(zhì)較好的巖體只有位于732.10深度、厚度為8.30m的粗砂巖層及其下伏的、厚度為4.35的細(xì)砂巖層，前者的RQD和抗壓強(qiáng)度值分別為50%和61.7Mpa，后者的RQD和抗壓強(qiáng)度值分別為90%35.8Mpa。

3施工中的難點(diǎn)

（1）基巖段強(qiáng)風(fēng)化帶埋深685.45m較深，在淮南地區(qū)少見(jiàn)，且風(fēng)化帶巖性裂隙發(fā)育、多破碎，水蝕淋濾現(xiàn)象明顯。

（2）巖層大多巖芯破碎、節(jié)理、裂隙滑面發(fā)育，擠壓揉皺明顯，極有可能是小構(gòu)造的表現(xiàn)。

（3）井筒基巖整體抗壓強(qiáng)度不高，經(jīng)常出現(xiàn)孔壁掉快、泥漿難以護(hù)壁等情況給鉆進(jìn)帶來(lái)困難。

4施工過(guò)程中出現(xiàn)的孔內(nèi)事故（見(jiàn)表4-1）

表4-1鉆孔孔內(nèi)事故明細(xì)表：

4.1鉆進(jìn)事故

由于地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變，鉆進(jìn)過(guò)程中孔內(nèi)不斷出現(xiàn)事故，表現(xiàn)為孔壁掉塊、多次出現(xiàn)卡鉆、埋鉆、脫扣情況。

4.2偏斜事故

從表4-1中可以看出事故多發(fā)生在下第三系紅層中的不良層段，且由于多數(shù)孔相鄰孔均已施工完畢，造成地層結(jié)構(gòu)的破壞，地層強(qiáng)度變低、變軟，致使鉆孔局部向軟弱地層偏斜使得鉆孔偏值、偏斜方向極難控制，給鉆孔防斜糾偏帶來(lái)極大困難。

5施工預(yù)防措施

根據(jù)以上工程地質(zhì)不良因素及施工難點(diǎn)和在工程中遇到的實(shí)際問(wèn)題，在凍結(jié)造孔施工中采取以下措施：

（1）在施工新孔時(shí)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)孔位開(kāi)孔施工，開(kāi)孔孔位與設(shè)計(jì)孔位偏差不得超過(guò)30 mm，必須保證天輪中心、轉(zhuǎn)盤中心、孔位中心三點(diǎn)一線，并墊實(shí)鉆機(jī)底盤，保證鉆機(jī)穩(wěn)固，立軸平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)不晃動(dòng)，從源頭保證開(kāi)孔質(zhì)量，避免因上述原因造成鉆孔偏斜過(guò)大，如事故10。

（2）嚴(yán)格控制鉆孔偏斜率及鉆孔間距，使其符合規(guī)范和設(shè)計(jì)要求。根據(jù)工程地層地質(zhì)情況及臨孔施工情況，合理選擇測(cè)斜頻率，加密測(cè)斜；在地層結(jié)構(gòu)復(fù)雜、巖性不好和臨孔已完孔的地層鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)選擇合理的鉆進(jìn)參數(shù)、鉆速、鉆壓及沖洗量也即是輕壓慢鉆。為檢查鉆孔偏斜情況及時(shí)繪制鉆孔實(shí)際偏斜方位圖，從中了解其偏斜軌跡及走勢(shì)以指導(dǎo)下一步施工，如事故3、7、8、9、10、11。

（3）在凍結(jié)造孔施工中，設(shè)置專門泥漿液負(fù)責(zé)人，將泥漿液比重、含砂率、失水率、膠體率等控制在設(shè)計(jì)合理范圍內(nèi)，每二小時(shí)對(duì)鉆孔泥漿液性能進(jìn)行測(cè)定，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)調(diào)整，密切注意鉆機(jī)的施工情況，根據(jù)沖積層和基巖段的地層特點(diǎn)調(diào)整泥漿指標(biāo)來(lái)保證鉆孔護(hù)壁效果，防止鉆孔坍塌，造成埋鉆、卡鉆事故，如事故1、2、4、6。

（4）遇到提鉆過(guò)程中鉆機(jī)或泥漿泵需維修時(shí)，應(yīng)及時(shí)開(kāi)泵進(jìn)行泥漿循環(huán)，若時(shí)間較長(zhǎng)隔一段時(shí)間用其他鉆機(jī)提拉鉆具使其活動(dòng)一下，或?qū)�鉆具拉入套管內(nèi)。反絲鉆具、公錐、母錐等事故處理工具一應(yīng)俱全，備足解卡器，做好卡鉆、埋鉆等事故處理的準(zhǔn)備，并做好鉆機(jī)、鉆具的維護(hù)工作，嚴(yán)禁使用老化的鉆具鉆進(jìn)，如事故1、5、6.。

6結(jié)束語(yǔ)

引起凍結(jié)孔鉆進(jìn)過(guò)程中產(chǎn)生孔內(nèi)事故的因素很多，從以上分析可以看出工程地質(zhì)條件的復(fù)雜以及臨孔施工后對(duì)地層結(jié)構(gòu)的影響是主要原因，通過(guò)對(duì)這些事故的處理使我們更全面地掌握了引起事故的各種因素，我們除采取相應(yīng)的防范措施外，還應(yīng)提高警惕、加強(qiáng)施工管理力度，為后續(xù)工程順利施工提供有效保障，避免出現(xiàn)類似工程質(zhì)量事故，以此來(lái)加快工程進(jìn)度，降低工程材料的消耗。