撑起主业发展一片天

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寻找项目、探索工艺、培养人才

 

一个项目——郭家台煤炭资源勘查项目

郭家台——继白岩子之后，甘肃煤田地质局一三三队在地质找矿方面的又一重大突破。

“我队历来重视科技投入，注重对已有地质资料的二次开发利用和矿权的储备工作。”队长张百禄说。

白岩子煤炭详查项目结束后，该队组织专家多次进行野外踏勘，认真分析研究区域地质资料和白岩子勘查区资料，先后多次召开研讨会，讨论毗邻地郭家台煤炭资源勘查的可行性。

“郭家台勘查区与白岩子勘查区属同一构造单元，”张百禄和专家们分析后得出结论，“沉积环境相同，是同一聚煤区的西延部分，具有成煤的先决条件，有进一步开展勘查工作的必要。”

近两年，一三三队投入大量人力物力，积极组织开展郭家台煤炭地质普查工作。为了确保及时获得真实、可靠的地质资料，该队成立项目部，鉴定员住在钻机、吃在钻机。在项目施工中，该队加强质量、安全管理、精心组织，钻探施工采用绳索取芯工艺，大大提高了煤岩芯的采取率和钻探效率，为工程质量提供了有力保障。截至2015年12月，郭家台普查项目累计完成钻孔52个，总进尺约26000米。

“通过加强‘三边’工作，及时调整设计钻孔，对钻探、物探工作取得的成果资料进行认真分析研究，我们提高了对该区构造和煤层的认识，郭家台有望成为继白岩子之后又一个具有一定规模的焦煤资源产地。”张百禄说。

勘查区含煤地层为上三叠统南营儿群（T3n），根据初步煤质测试结果，郭家台勘查区煤类为1/3焦煤，可单独用来炼焦，能形成熔融性良好、强度较大的焦炭，是良好的配煤炼焦的基础煤。

“在这一成煤地层中发现如此规模的稀缺煤种，在我省乃至全国范围内是屈指可数的，为我队乃至全局今后走探采一体化道路打下坚实的基础，”张百禄说，“这具有重大的现实意义和历史意义。”

一项工艺——空气潜孔锤钻进工艺

2015年，“五一”国际劳动节假期的第三天，甘肃煤田地质局一三三队首次采用空气潜孔锤工艺施工的魏家地煤矿瓦斯抽放1501号孔顺利竣工。这是该队立项的重点科研项目之一。

瓦斯是我国煤矿五大自然灾害之一，其发生事故的次数占煤矿总事故的30%以上。甘肃靖远煤电股份有限公司魏家地煤矿1^#、2^#、3^#煤钻孔煤层瓦斯（CH4）测定，1^#煤层最大含量10.22ml/gr，属于Ⅰ级瓦斯矿。1989年，中国统配煤矿总公司根据煤炭科学研究院重庆分院的鉴定结论，将魏家地煤矿的1^#、3^#煤层定为煤与瓦斯突出煤层，该矿定为煤与瓦斯突出矿井。

2006年10月31日，魏家地煤矿109回风巷发生瓦斯爆炸事故，造成重大的人员伤亡和财产损失。

瓦斯治理是魏家地煤矿面临的一个棘手难题，针对该矿煤层较厚，综放开采工艺及开采技术条件，根据实践证明，地面钻井抽采采空区卸压瓦斯技术，能有效地解决瓦斯浓度高的问题。2014年，一三三队承担了魏家地煤矿瓦斯抽放1501号孔的钻探施工。

“魏家地煤矿地质条件比较复杂，上部地层松散破碎，下部地层倾角较大，易坍塌掉块，应用空气潜孔锤钻进技术能很好地解决这些问题。”张百禄说。

空气潜孔锤钻进技术是以压缩空气为动力介质，驱动孔底潜孔锤冲击碎岩，同时又以压缩空气作为洗井介质冲洗孔底的一种钻进技术，具有效率高、钻孔质量好、钻进成本低、钻具磨损小、事故率低等优点。

“空气动力介质的压缩空气密度小，对1501号孔底岩石压力小，更利于碎岩，碎岩比功小，不受季节和温度的限制，”魏家地煤矿瓦斯抽放1501号孔项目负责人、一三三队工程公司副经理李文宏谈到，“我们可以在冬季或冷冻地区全天候施工。”

由于魏家地地层情况复杂，加之空气潜孔锤钻进技术是一项新的施工工艺，职工施工经验欠缺，施工中遇到了很多麻烦。根据本次施工记录统计，采用空气潜孔锤钻进，平均每一单根（9米）钻进用时25分钟，纯钻时效达21.6米/小时，但加杆及冲孔辅助时间达到30分钟，实际平均钻效约9.82米/小时，也比常规钻进时效提高了很多倍。

“轴压小、钻速低、钻进对钻具及设备磨损小，钻头寿命长，孔内事故少，施工周期短，综合钻进成本低。”谈到空气潜孔锤降本提效的特点时，李文宏如是说。

“使用前必须做启动试验，方可下入孔内使用；钻具内孔时刻保持清洁，否则容易卡住潜孔锤活塞，同时也能降低内缸套和活塞的磨损程度；下钻至井底0.3米时送风，风返回井口后开钻扫到井底，待潜孔锤开始运行后调整参数才能正常钻进。”对于空气潜孔锤钻进技术的应用，李文宏总结了一套熟练的注意事项，“加钻杆时钻具须提离井底，待主动钻杆出井口后停风，加钻杆；每钻进6到9米清渣一次，随时观测岩屑数量，直至将岩粉彻底返出再继续钻进，以免井壁储存大量岩屑造成埋钻事故。”

“施工并非一帆风顺，”主管生产的副队长寇宏杰说，“三开采用直径216毫米钻头钻进，施工中浅部比较顺利，孔深超过200米时，由于地层出水量较大，一台空压机排渣效果不好，我们将两台空压机并联，增大风量，排渣效果明显提高。”

“到孔深400米以后，排渣效果不好，我们适时加入泡沫剂增大排渣量，直至钻进到500米结束。之后，下入直径177.8毫米的石油套管固井，四开采用直径155毫米的钻头钻进，仅用两天进尺为160米，达到设计孔深。”接过寇宏杰的话，李文宏继续说到，“单孔纯钻进用时20天，整口井的施工总体顺利。”

1501号瓦斯抽放孔，终孔孔深663.23米，是目前魏家地煤矿内瓦斯抽放最深的孔。

针对传统施工效率低、难度大的问题，一三三队首次采用空气潜孔锤钻探施工工艺，并在魏家地煤矿瓦斯抽放孔项目中顺利实施，这在全省煤田地质系统范围内也尚属首次，并且钻孔质量好、钻进效率高，取得了良好的效果。不仅积累了丰富的钻探经验、锻炼了技术队伍，更为全队迈入施工高精尖发展之路打下了坚实的基础。

一个突破——绳索取芯的实际运用

2014年，一三三队管理施工的景泰县郭家台煤炭资源勘查项目地层复杂。

“上部第四系地层以流砂层为主，结构松散，易发生掉块，下部煤系地层倾角大，地层破碎严重，断层带较多，可采煤层以粉煤为主，”主管全队技术和质量工作的总工张永信说，“在施工初期部分钻孔出现了较严重的坍塌、掉块、漏失等情况，施工难度较大 。”

“针对这种情况，经认真分析后认为，绳索取芯工艺能够较好的解决这些难题。”主管生产的副队长寇宏杰谈到。

由于原来的泥浆体系不能适应本地区的复杂地层，施工过程中出现了地层坍塌、掉块、漏失等影响绳索取芯工艺钻机钻进效率及钻孔安全的因素。

“绳索取芯工艺对泥浆的要求比较严格，要求泥浆具有良好的润滑性，适合的粘度及合理的比重。”寇宏杰说。为此，一三三队成立了绳索取芯工艺泥浆技术科研小组，由“85”后大学生吴瑞平担任科研项目负责。

项目开始后，科研小组驻扎在现场，住帐篷、吃大锅饭，查阅相关资料和书籍，虚心向老师傅请教，对施工中应用效果较好的泥浆体系进行深入的研究。

通过实际配制情况，科研小组对各种泥浆材料、处理剂的性能和作用机理进行测试分析，综合评价每种泥浆体系在景泰县郭家台地区复杂地层中的功效。经过实验，最终确定了一套适用于郭家台复杂地层的泥浆体系，并将该套泥浆体系应用在该区施工的702钻孔上。

702孔开始施工时，选用低粘土含量配合纤维素、润滑剂的低固相泥浆体系。泥浆粘度较低，聚合物含量较少，护壁性较差，携岩屑能力差，钻进中经常发生垮塌且泵压较高，钻遇煤层后尤为严重，在470米处泥岩层坍塌后扫孔多次出现分岔孔，造成470米进尺报废。经研究决定，挪孔重打，并严格按照调配的试验泥浆进行施工。在施工中，该孔未出现坍塌等事故，施工顺利，钻孔质量好，钻进效率高，在较短的时间内达到设计孔深。

实验证明，702号钻孔前后两次使用不同泥浆产生截然不同的结果，充分证明了试验泥浆应对该地区复杂地层具有良好的效果。

在702孔上取得显著效果后，科研小组更加谨慎求证，又将该套泥浆体系在多台钻机施工的钻孔中进行试验，钻进效率和钻孔质量明显提高。

目前，绳索取芯工艺和研究的泥浆技术在郭家台矿区已大力推广，大多钻机也采用了绳索取芯工艺和试验泥浆技术，钻孔安全及施工效率得到了大幅提高。