CN113187383A - 一种复杂地层护壁施工工艺 - Google Patents
一种复杂地层护壁施工工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113187383A CN113187383A CN202110497802.8A CN202110497802A CN113187383A CN 113187383 A CN113187383 A CN 113187383A CN 202110497802 A CN202110497802 A CN 202110497802A CN 113187383 A CN113187383 A CN 113187383A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- hole
- loess
- drill bit
- drilling
- wall
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 238000010276 construction Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims abstract description 40
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 39
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims abstract description 6
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 claims abstract description 5
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 claims abstract description 5
- 239000004571 lime Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000010883 coal ash Substances 0.000 claims description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 238000005056 compaction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 abstract description 2
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 2
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 abstract description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 2
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000009918 complex formation Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
- C09K8/50—Compositions for plastering borehole walls, i.e. compositions for temporary consolidation of borehole walls
- C09K8/504—Compositions based on water or polar solvents
- C09K8/5045—Compositions based on water or polar solvents containing inorganic compounds
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B1/00—Percussion drilling
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B3/00—Rotary drilling
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B33/00—Sealing or packing boreholes or wells
- E21B33/10—Sealing or packing boreholes or wells in the borehole
- E21B33/13—Methods or devices for cementing, for plugging holes, crevices or the like
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
本发明公开了一种复杂地层护壁施工工艺,其工艺为:步骤一、配制黄土护壁材料;步骤二、采用气动潜孔锤钻进技术进行钻孔;步骤三、换用锥形钻头;步骤四、将黄土护壁材料倾倒至新钻进的孔段内;步骤五、下入锥形钻头;步骤六、在孔壁形成黄土材料加固层;步骤七、重复步骤一至步骤六,直至作业至设计孔深。有益效果:成本较低。采用锥形钻头挤密加固黄土护壁材料,粉煤灰、黄土、石灰的混合物被挤压进破碎岩石裂隙中,经挤密压实后发生水化反应形成灰土硬化物,并附着于孔壁裂隙表面,形成具有一定强度的孔壁加固层,起到了保护孔壁的作用,为施工计划顺利地实施和获取全面的地质资料提供了技术支持。
Description
技术领域
本发明涉及一种施工工艺,特别涉及一种复杂地层护壁施工工艺。
背景技术
目前,矿山勘探开采必然形成钻孔,钻孔的形成破坏了岩土体受力平衡状态,使孔壁周围一定范围内的岩土体应力重新分布,产生局部应力集中现象,导致钻进过程中孔壁极易失稳破坏,一般表现为坍塌、掉块和缩径等。在松散破碎地层,砂卵石层、矿渣堆积层等复杂地层开展地质钻探存在孔壁失稳难题,例如:在钻进过程中,松散地层孔壁中的岩块脱落会造成卡钻等情况,提钻后钻孔坍塌,严重者会造成钻具无法从地层中提出来,导致钻孔的损坏和钻具的废弃,给实际生产带来较大的经济损失。目前常用的护壁措施有以下几种:(1)采用优质泥浆护壁,可根据不同的地层结构选用不同的泥浆,并随时调整泥浆参数,泥浆在循环过程中在孔壁上形成致密的泥皮,起到稳定孔壁的作用,但泥浆护壁方法施工成本高,且泥浆中有害化学物质较多,对周围环境造成污染。(2)跟管钻进技术,随着钻进的深入,套管随之进入已完成的孔段内,起到保护孔壁的作用,但跟管钻进技术所需设备过多,不同孔径需要不同直径的套管,套管需要定制,耗时长,施工成本高。
以上现有几种护壁技术均具有其局限性,如何针对不同地层的特点,综合考虑钻孔结构、现场条件和护壁效果,选用成本低、效果显著以及效率高的护壁技术,是确保矿产安全开采的重要环节。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有复杂地层孔壁失稳处理的局限性和不足的问题而提供的一种复杂地层护壁施工工艺。
本发明提供的复杂地层护壁施工工艺,其工艺包括如下步骤:
步骤一、配制黄土护壁材料:所用黄土天然含水率为21.5%,液限30.2%,塑限22.1%,将黄土含水率调制24%-28%之间后按质量配比为黄土:石灰:粉煤灰=7:1:2配制黄土护壁材料;
步骤二、采用气动潜孔锤钻进技术进行钻孔;
步骤三、钻进3-4m后,缓慢提升钻杆,将气动潜孔锤从孔中取出,换用锥形钻头;
步骤四、将步骤一制得的黄土护壁材料缓慢倾倒至新钻进的孔段内,保证材料充满孔内;
步骤五、下入锥形钻头,沿已有钻孔缓慢钻进至孔底,保持钻机低转速回转,利用锥形钻头圆锥体将黄土护壁材料挤压至孔壁岩层或土层裂隙中;
步骤六、钻进至孔底后缓慢向上提起钻头,并保持钻机低转速回转,确保锥形钻头充分挤压密实黄土护壁材料,在孔壁形成具有一定强度的黄土材料加固层;
步骤七、提升钻杆,拆卸锥形钻头,换用潜孔锤及潜孔锤用钻头,重复步骤一至步骤六,直至作业至设计孔深。
步骤五中所用锥形钻头上部、中部和下部设计成圆台、圆柱体和圆锥体结构;钻具的下部采用锥体结构,在钻进过程中,由于钻孔直径固定,护壁材料在钻头圆锥体部分的挤压作用下充填至孔壁裂隙中,形成具有一定强度的黄土护壁层,起到稳定钻孔结构防止钻孔坍塌的作用;钻头的上部采用圆台形结构,此结构的作用是在提钻时,使钻进过程中未被挤密在孔壁上的剩余护壁材料,沿着圆台侧面下滑至钻头圆柱部分和孔壁间隙中,再次起到护壁作用。
本发明的有益效果:
本发明提供的复杂地层护壁施工工艺较好地解决了松散破碎地层、砂卵石层、矿渣堆积层孔壁失稳的技术难题,没有使用优质泥浆和跟管钻进技术,成本较低。采用锥形钻头挤密加固黄土护壁材料,粉煤灰、黄土、石灰的混合物被挤压进破碎岩石裂隙中,经挤密压实后发生水化反应形成灰土硬化物,并附着于孔壁裂隙表面,形成具有一定强度的孔壁加固层,起到了保护孔壁的作用,为施工计划顺利地实施和获取全面的地质资料提供了技术支持。
附图说明
图1为本发明所述的复杂地层钻孔示意图。
图2为本发明所述的注入护壁材料示意图。
图3为本发明所述的下入锥形钻头挤压护壁材料示意图。
图4为本发明所述的提起锥形钻头示意图。
图5为本发明所述的材料护壁后潜孔锤钻进示意图。
上图中的标注如下:
1、黄土护壁材料2、气动潜孔锤3、钻杆5、黄土材料加固层
6、圆台7、圆柱体8、圆锥体。
具体实施方式
请参阅图1至图5所示:
步骤一、配制黄土护壁材料1:所用黄土天然含水率为21.5%,液限30.2%,塑限22.1%,将黄土含水率调制24%-28%之间后按质量配比为黄土:石灰:粉煤灰=7:1:2配制黄土护壁材料1;
步骤二、参见图1,由于地层坚硬破碎,采用气动潜孔锤2钻进技术进行钻孔,钻至3-4m,所用钻杆3直径Φ89mm、钻头直径Φ140mm;
步骤三、缓慢提升钻杆3,将气动潜孔锤2从孔中取出,换用直径为Φ140mm锥形钻头;
步骤四、参见图2,向孔内缓慢注入黄土护壁材料1,确保黄土护壁材料1充满新钻进的孔段内;
步骤五、参见图3,下入锥形钻头,沿已有钻孔缓慢钻进至孔底,保持钻机低转速回转,利用锥形钻头的圆锥体8将黄土护壁材料1挤压至孔壁岩层及土层的裂隙中;
步骤六、参见图4,钻进至孔底后缓慢向上提起钻头,提钻速度保持3-4m/h,钻机保持低转速回转,确保钻头充分挤压密实黄土护壁材料1,形成具有一定强度的黄土材料加固层5;
步骤七、参见图5,提升钻杆,换用潜孔锤及潜孔锤用钻头,重复步骤一至步骤六,直至作业至设计孔深。
步骤五中所用锥形钻头上部、中部和下部设计成圆台6、圆柱体7和圆锥体8结构;钻具的下部采用锥体结构,在钻进过程中,由于钻孔直径固定,护壁材料在钻头圆锥体8部分的挤压作用下充填至孔壁裂隙中,形成具有一定强度的黄土护壁层,起到稳定钻孔结构防止钻孔坍塌的作用;钻头的上部采用圆台形结构,此结构的作用是在提钻时,使钻进过程中未被挤密在孔壁上的剩余护壁材料,沿着圆台6侧面下滑至钻头圆柱部分和孔壁间隙中,再次起到护壁作用。
Claims (2)
1.一种复杂地层护壁施工工艺,其特征在于:其工艺包括如下步骤:
步骤一、配制黄土护壁材料:所用黄土天然含水率为21.5%,液限30.2%,塑限22.1%,将黄土含水率调制24%-28%之间后按质量配比为黄土:石灰:粉煤灰=7:1:2配制黄土护壁材料;
步骤二、采用气动潜孔锤钻进技术进行钻孔;
步骤三、钻进3-4m后,缓慢提升钻杆,将气动潜孔锤从孔中取出,换用锥形钻头;
步骤四、将步骤一制得的黄土护壁材料缓慢倾倒至新钻进的孔段内,保证材料充满孔内;
步骤五、下入锥形钻头,沿已有钻孔缓慢钻进至孔底,保持钻机低转速回转,利用锥形钻头圆锥体将黄土护壁材料挤压至孔壁岩层或土层裂隙中;
步骤六、钻进至孔底后缓慢向上提起钻头,并保持钻机低转速回转,确保锥形钻头充分挤压密实黄土护壁材料,在孔壁形成具有一定强度的黄土材料加固层;
步骤七、提升钻杆,拆卸锥形钻头,换用潜孔锤及潜孔锤用钻头,重复步骤一至步骤六,直至作业至设计孔深。
2.根据权利要求1所述的一种复杂地层护壁施工工艺,其特征在于:所述的步骤五中所用锥形钻头上部、中部和下部设计成圆台、圆柱体和圆锥体结构。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110497802.8A CN113187383B (zh) | 2021-05-08 | 2021-05-08 | 一种复杂地层护壁施工工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110497802.8A CN113187383B (zh) | 2021-05-08 | 2021-05-08 | 一种复杂地层护壁施工工艺 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113187383A true CN113187383A (zh) | 2021-07-30 |
CN113187383B CN113187383B (zh) | 2024-02-20 |
Family
ID=76984205
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202110497802.8A Active CN113187383B (zh) | 2021-05-08 | 2021-05-08 | 一种复杂地层护壁施工工艺 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN113187383B (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113774902A (zh) * | 2021-08-27 | 2021-12-10 | 山西机械化建设集团有限公司 | 旋挖钻机在大厚度砂卵石层成孔施工方法 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN203821414U (zh) * | 2014-04-29 | 2014-09-10 | 中建四局第五建筑工程有限公司 | 一种孔桩护壁结构 |
CN104141311A (zh) * | 2014-04-29 | 2014-11-12 | 中建四局第五建筑工程有限公司 | 一种机械成孔护壁方法及其结构 |
US20150315875A1 (en) * | 2014-04-30 | 2015-11-05 | Halliburton Energy Services, Inc. | Red Mud Solids in Spacer Fluids |
CN105556230A (zh) * | 2013-09-18 | 2016-05-04 | 阿里-杰克控股私人有限公司 | 处理污泥的方法和装置 |
CN111852326A (zh) * | 2020-07-06 | 2020-10-30 | 深圳市工勘岩土集团有限公司 | 岩溶发育区旋挖地雷式挤压钻头溶洞处理方法 |
CN112144514A (zh) * | 2020-09-30 | 2020-12-29 | 北京建材地质工程有限公司 | 旋挖钻机遇易塌砂卵石地层成孔成桩的简易方法 |
CN112523712A (zh) * | 2020-12-21 | 2021-03-19 | 吉林大学 | 一种用于修复破损井壁的装置与方法 |
-
2021
- 2021-05-08 CN CN202110497802.8A patent/CN113187383B/zh active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105556230A (zh) * | 2013-09-18 | 2016-05-04 | 阿里-杰克控股私人有限公司 | 处理污泥的方法和装置 |
CN203821414U (zh) * | 2014-04-29 | 2014-09-10 | 中建四局第五建筑工程有限公司 | 一种孔桩护壁结构 |
CN104141311A (zh) * | 2014-04-29 | 2014-11-12 | 中建四局第五建筑工程有限公司 | 一种机械成孔护壁方法及其结构 |
US20150315875A1 (en) * | 2014-04-30 | 2015-11-05 | Halliburton Energy Services, Inc. | Red Mud Solids in Spacer Fluids |
CN111852326A (zh) * | 2020-07-06 | 2020-10-30 | 深圳市工勘岩土集团有限公司 | 岩溶发育区旋挖地雷式挤压钻头溶洞处理方法 |
CN112144514A (zh) * | 2020-09-30 | 2020-12-29 | 北京建材地质工程有限公司 | 旋挖钻机遇易塌砂卵石地层成孔成桩的简易方法 |
CN112523712A (zh) * | 2020-12-21 | 2021-03-19 | 吉林大学 | 一种用于修复破损井壁的装置与方法 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113774902A (zh) * | 2021-08-27 | 2021-12-10 | 山西机械化建设集团有限公司 | 旋挖钻机在大厚度砂卵石层成孔施工方法 |
CN113774902B (zh) * | 2021-08-27 | 2022-11-11 | 山西机械化建设集团有限公司 | 旋挖钻机在大厚度砂卵石层成孔施工方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN113187383B (zh) | 2024-02-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108661705B (zh) | 条采采空区四位一体综合治理施工方法 | |
RU2439274C1 (ru) | Способ строительства скважины | |
CN106168024A (zh) | 特殊地层旋挖桩成孔施工方法 | |
CN110344831B (zh) | 切顶卸压无煤柱沿空自成巷留巷方法 | |
CN105649012A (zh) | 上软下硬地层地铁车站围护结构钻孔桩施工方法 | |
CN112081155B (zh) | 一种条形或箱形基础建筑物的加固抬升方法 | |
CN110374091B (zh) | 一种矩形抗滑桩机械成孔施工方法 | |
CN102704936A (zh) | 综采工作面端头回采巷道顶板控制垮落法 | |
CN107816366A (zh) | 一种多层采空区充填井成井工法 | |
CN108867631A (zh) | 一种旋挖钻孔灌注桩的施工方法 | |
CN113309487A (zh) | 煤矿井下定向长钻孔可回收定点注浆装置及方法 | |
CN111594041A (zh) | 一种岩溶地质下大直径深孔桩基的快速成孔施工方法 | |
CN113187383A (zh) | 一种复杂地层护壁施工工艺 | |
CN103556554A (zh) | 加固路堤软基的钻孔桩复合地基结构及其施工方法 | |
CN103556551A (zh) | 加固路堤软基的哑铃形钻孔桩复合地基结构及其施工方法 | |
CN203514140U (zh) | 加固路堤软基的哑铃形钻孔桩复合地基结构 | |
CN113700016B (zh) | 一种矿山地下极强动水过水通道地面封堵水方法 | |
CN105134125A (zh) | 瓦斯立井壁后环空底端封堵施工工艺 | |
CN2854069Y (zh) | 欠平衡完井用的完井装置 | |
CN103556555A (zh) | 加固路堤软基的钉形钻孔桩复合地基结构及其施工方法 | |
CN110005377B (zh) | 一种垂直井井底腔室的建造方法 | |
CN112855021A (zh) | 煤矿采空区地层重构与水平井钻完井方法 | |
CN102979541A (zh) | 一种新型锚杆锚索安装方法 | |
CN203514141U (zh) | 加固路堤软基的钻孔桩复合地基结构 | |
CN203939426U (zh) | 一种螺旋式钻机 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |