MT1076-2008煤炭地质钻探规程.doc

MT/T 1076-2008 ICS 73．040 MT D 20 备案号253382008 中 华 人 民 共 和 国 煤 炭 行 业 标 准 MT/T 10762008 煤炭地质钻探规程 Rules for drilling coal geology 2008-11-19发布 2009-01-01实施 中华人民共和国国家发展和改革委员会 发布 44 目 次 前 言II 1 范围1 2 规范性引用文件1 3 钻探方法选择1 4 设备安装、拆卸与运输2 5 金刚石钻进工艺5 6 其他钻进工艺14 7 冲洗液与护壁堵漏22 8 水上施工28 9 钻探工程质量29 10 孔内事故的预防和处理32 11 设备使用与维护36 12 钻场安全防护37 13 钻探施工管理制度39 14 钻探工程环境保护42 15 钻探工程技术档案42 前 言 本标准的制定考虑了煤炭地质钻探工作高度流动、分散的野外作业要求，规定了煤炭地质钻探施工的作业技术要求和安全生产条件。 本标准覆盖了煤炭地质钻探技术手段和方法的安全生产技术要求、并考虑了国家有关安全生产、职业健康的现有文件的技术内容。 本标准无意包含煤炭地质钻探作业中所有的条款。使用者应对本标准的应用自负其责。 煤炭地质钻探规程（新） 1 范围 本标准规定了煤炭地质钻探工作野外作业工艺技术要求和安全生产要求。 本标准适用于在中华人民共和国领域内的煤炭地质钻探工作设计、生产和安全评价、管理。 标准不适用于使用煤炭地质钻探技术手段和方法从事其延伸业的设计、生产和安全评价、管理。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单不包括勘误的内容或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 中华人民共和国安全生产法2002 中华人民共和国道路交通安全法实施条例2004 GB 3423 金刚石岩心钻探用无缝钢管 GB 3787 手持式电动工具的管理、使用、检查和维修安全技术规程 GB 6722 爆破安全规程 GB 9151 钻探工程名词术语 GB／T 6067 起重机械安全规程 GB／T 16950 金刚石岩心钻探钻具设备 ． GB／T 16951 金刚石绳索取心钻探钻具设备 DZ／T 0054 定向钻进技术规范 DZ／T 0088 地质钻探用钻塔系列 DZ／T 0148 水文地质钻探规程 3 钻探方法选择 3．1 钻探方法分类 随着钻探工程应用领域的不断拓宽，根据不同特定目标的界定，钻探施工方法的分类出现了多种方式，本规程侧重于煤炭勘探，论及的钻探方法主要从钻探工艺角度出发，以刚性钻杆传递地表机械能回转钻具碎岩取心形成钻孔这一传统方式为基础，兼顾其他工艺。见图1。 钻孔位置 地面、水面、地下坑道、极地钻探等 钻孔直径 小口径、大口径、超大口径钻探等 钻探方法分类 开孔角度 垂直孔、斜孔、水平孔、仰孔钻探等 钻孔用途 固体矿产、水文地质、工程地质、爆破孔、冷冻孔等 碎岩方式 机械法、热力法、液力法、复合法等钻探 碎岩工具 金刚石、硬质合金、钢粒、牙轮钻探等 循环方式 正循环、反循环、孔底局部反循环钻探 图1 钻探方法分类 3．2 确定钻进方法的原则 3．2．1 基本原则 3．2．1．1 必须能够满足地质设计和项目合同中已确定的施工目的。 3．2．1．2 应充分考虑采用先进适用技术的可能性。 3．2．1．3 应以高效、低耗为目标，争取获得最佳经济效益。 3．2．1．4 结合国情，因地制宜，所选钻进方法应能够适应施工区域的自然地理、地质条件。 3．2．2 按照岩石可钻性选择钻进方法 岩石可钻性反映的是岩石的抗钻性能。与岩石的硬度、强度、弹塑性、研磨性和结构特征密切相关。当前我国岩石可钻性分级大多参照下列三种指标，分成12个等级。 a 岩石的压人硬度、摆球硬度； b 微钻速度； c 声波穿透速度。 各施工单位可根据本地区主要岩石特性，按照其硬度、可钻性、研磨性来选择钻进方法。见表1。 表1 钻进方法选择参照表 岩石 硬度 软 中硬 硬 坚硬 可钻性 ⅠⅢ ⅣⅥ ⅦⅨ ⅩⅫ 研磨性 弱 弱 中 强 弱 中 强 弱 中 强 钻进方法 硬质合金钻进 √ √ √ √ √ 钢粒钻进 √ √ √ √ √ 表镶金刚石钻进 √ √ √ √ √ √ 孕镶金刚石钻进 √ √ √ √ √ √ √ 冲击回转硬质合金钻进 √ √ √ √ √ √ √ 冲击回转金刚石钻进 √ √ √ √ √ √ 聚晶、复合片钻进 √ √ √ √ √ √ 潜孔锤钻进 √ √ √ √ √ √ √ 3．3 钻孔结构选择 钻孔结构包括钻孔总深度，各孔段直径和深度，套管或井管的直径、长度、下放深度和灌浆部位等。每一个特定的钻孔，首先要根据地质设计或项目合同，从满足地质设计要求和施工需要出发，设计相应合理的结构。选择钻孔结构应遵循以下原则； a 简化钻孔结构。浅孔尽可能采用一径成孔。条件允许时优先选用裸眼不下套管钻孔； b 孔口应下孔口管； c 优先选用较小的口径； d 钻孔口径设计应对施工中可能遇到的复杂孔段、意外发生的孔内事故留有适当余量。 4 设备安装、拆卸与运输 4．1 钻场地基 4．1．1 钻场地基的选择 4．1．1．1 选择钻场地基场地在不影响地质设计和施工合同的情况下，应综合考虑道路交通、水源、居住及地形地貌等影响因素，为钻探施工创造安全、便利的条件，尽量少占用农田。同时应防范可能发生的洪水、泥石流、坍塌、滑坡等自然灾害。 4．1．1．2 确定钻场地基时，应根据地质设计和施工合同，以及选用的施工设备，由钻探、地质及有关部门人员一起进行现场实地踏勘。钻场位置一经确定，不得擅自改动。 4．1．2 钻场地基修筑要求 4．1．2．1 钻场地基应平坦、稳固、安全、适用，需填方时，其填方面积不应超过塔底面积的1／4。 4．1．2．2 钻场地基土层松软时，应采用以下方法进行加固； a 挖槽在铺设基台枕的部位挖浅槽，填入碎石或三合土后夯实； b 增加基台木在设备塔脚、钻机主要着力点增铺基台木数量； c 打竖桩加固； ’ d 打混凝土地基座加固。 4．1．2．3 在靠山坡修筑钻场地基时，其上方山坡为坚硬岩石时，岩石坡度可维持在70左右；其上方山坡为松散岩、土时，山坡坡度不应大于45。并应清除坡上的活石或易垮塌的堆积物，并在钻场上方3 m～5 m处挖设积石沟。 4．1．2．4 在洼地、水田或泄水地带修筑钻场地基时，应先排净积水，并在其周围挖设排水沟，修筑防洪坝，然后采取相应地基加固措施。 4．1．2．5 需要进行爆破作业时，应严格遵守爆破安全规程GB 6722中的有关规定。 4．2 设备安装 4．2．1 基台规格及安装要求 4．2．1．1 基台规格及数量，应根据所使用的钻塔及钻探设备类型、钻孔设计角度、深度及安装方式等确定。一般采用上下双层木质或钢结构型式，基台木的横断面应大于200 mm200 mm；长度应比钻塔底座大0．1 m～0．3 m。用于四角金属钻塔的基台木应不少于八根。严禁使用已腐朽或断裂的基台木。 4．2．1．2 基台安装应稳固、周正、水平。钻塔底座与基台、基台上下两层之间，均应采用直径大于φ16mm的螺栓连接牢固。 4．2．2 钻塔安装与拆卸作业 4．2．2．1 铺设基台或井架底座A型井架包括钻机安装校正完毕后方准立塔。钻塔塔材及其附件和各部螺栓应齐全、合格，严禁以小代大或以劣代优。 4．2．2．2 在安装或拆卸钻塔开工前应召开安全会，明确分工，统一指挥，各负其责。安装、拆卸钻塔前，安装班长应亲自详细检查绞车、桅杆、滑车、绳索、台板、工具等是否安全可靠，不合格者严禁使用。 4．2．2．3 塔上作业应系牢安全带，戴好安全帽，安全带的背绳长度不应短于3 m。严禁塔上与塔下同时作业，非工作人员不准在现场逗留。在拆卸钻塔时，安全带应牢固系在尚未拆卸的塔材上，低挂高用，防止高空坠落事故的发生。 4．2．2．4 塔上作业应穿防滑工作鞋。所使用的工具均须系有绳带，使用时握牢。螺栓应放在工具袋内，防止高空坠物伤人。 4．2．2．5 安装或拆卸钻塔时，严禁由上向下或由下向上抛扔塔材、工具或其他物件。吊放塔材或工具时应捆绑牢固，其下方不准有人。 4．2．2．6 在高压输电线路附近安装钻塔，起、放钻架时，钻塔架外边缘与输电线路边缘之间距离，应符合表2的规定。 表2 钻塔架与输电线路之间的最小距离 电压／kV 45） √ √ 孕 镶 钻 头 人造金刚石/目 天然金刚石/（粒克拉-1） 45 √ 复合片钻头 √ √ √ √ √ 扩孔器 表镶 √ √ √ √ √ √ √ 孕镶 √ √ √ √ √ √ √ √ 5．1．2．11 孕镶金刚石钻头浓度选用见表6。一般常选用75％金刚石制品浓度。 表6 孕镶金刚石钻头浓度选用表 地层岩性 硬度 硬 坚硬 中硬、硬 坚硬 硬 研磨性 弱 中 强 浓度/ 制品浓度 44 50 75 100 125 体积浓度 11 12．5 18．8 25 31．5 含量 克拉/cm3 1．93 2．2 3．3 4．39 5．49 5．1．2．12 不同唇面类型钻头选用见表7。 表7 不同唇面类型钻头选用表 钻头唇面 适 应 地 层 圆弧 尤其宜用于强研磨性少量破碎松散地层 平底 用于中硬和中研磨性岩层 多台阶 用于中硬至硬破碎岩层，效果与稳定性好 尖齿 适用于完整、坚硬、弱研磨性“打滑”岩 底喷 用于松散、破碎岩层和煤层，提高采取率 单阶梯 用于坚硬岩层，稳定性高，防斜性好 高低锯齿 用于钻进坚硬岩层，增加钻头比压 凹凸 用于特别坚硬“打滑”地层 5．1．3 钻头与扩孔器的合理使用 5．1．3．1 应根据设计孔深，将可能需用的钻头，按钻头和扩孔器外径的大小顺序，由大到小排队轮换使用；先用外径大的，后用外径小的，同时应严格注意钻头与扩孔器外径的匹配关系；钻头应先用内径小的，后用内径大的。 5．1．3．2 钻头、扩孔器、卡簧之间应合理配合。 a 扩孔器的外径应比钻头外径大0．3 mm～0．5mm，岩石坚硬时取小值； b 卡簧的自由内径应比钻头内径小0．3mm～0．5mm；卡簧在上一回次岩心上测试，应是既不脱落也不卡死，卡簧抱紧岩心后不应露出卡簧座；现场应配有大、中、小三种尺寸卡簧，以供选用。 5．1．3．3 应严格执行新钻头进行“初磨”的操作制度。初磨时应采用轻压正常压力1／3以内，慢转100 r／min钻进10 min左右，再采用正常技术参数钻进。 5．1．3．4 应合理控制时效。其标准应是钻头不仅时效高，而且有较高的使用寿命。钻进时，一般控制在3m／h以内为宜。 5．1．3．5 应合理控制提钻间隔。合理的提钻间隔应从钻进速度的变化、岩心直径的变化和泵压的变化来判断。 5．1．3．6 表镶钻头正常磨损状态应是金刚石出刃逐渐被磨钝，金刚石出刃仍保持在1／4～1／3范围内；钻头胎体磨损均匀而轻微，没拉槽、崩裂、掉粒等现象。 5．1．3．7 孕镶钻头正常磨损形态应是钻头底唇面由平面变成圆弧形并磨成轻微的“蝌蚪”状，内外径磨损轻微，可以认为钻进规程、钻头选择合适。 5．1．3．8 坚持“五不扫”、“四必提”制度。 a 五不扫即不用金刚石钻头扫孔、扫残留岩心、扫掉块、扫探头石、扫脱落岩心； b 四必提即下钻遇阻轻转无效时、钻速突然骤降时、发现烧钻征兆时、钻进中发现“打滑”现象时应提钻。 5．1．3．9 每次提钻后应认真检查钻头底唇、内外水槽、水口的磨损情况，不符合要求的应修整或更换。 5．1．3．10 钻头出现以下情况时禁止再下入孔内。 a 表镶钻头内外径比标准尺寸小0．2mm以上；孕镶钻头、复合片钻头内外径比标准尺寸小0．4 mm以上； b 表镶钻头胎体磨损严重，金刚石出露胎体超过1／3，继续使用有掉粒的危险； c 表镶钻头有少数金刚石脱落、挤裂和剪碎的； d 孕镶钻头因微烧而出现石墨化现象的； e 钻头出现明显偏磨、变形等异常磨损的； f 胎体有缺陷的、严重冲蚀的、裂纹、崩块、台阶、拉槽等； g 钻头水口和水槽小于标准尺寸的； h 钻头体变形，丝扣损坏的。 5．1．3．11 避免钻头非正常磨损的措施 a 发现孔底有合金碎屑、胎体碎屑、脱落的金刚石颗粒、脱落岩心、掉块等，应立即采用冲、捞、抓、套、磨等办法清除干净； b 换径和下套管后，应做好孔底的清理和修整工作，采用锥形钻头将长，径台阶修成锥形，并取净孔内异物，经磨孔后方可钻进； c 钻具在通过换径、探头石、孔壁掉块等孔段以及在斜孔、干孔中下钻时，应放慢下降速度。 5．1．3．12 建立与健全钻头、扩孔器的使用、保管制度，应由专人保管、检查、发放、回收，并登记造册；应及时按要求填写使用明细卡片，随同钻头、扩孔器一起交施工管理部门保存。 5．2 钻具结构与级配 5．2．1 钻具结构。金刚石岩心钻探钻具根据其结构不同，通常可分为单管、双管、绳索取心三种系列。应优先选用后两种系列的钻具。 5．2．2 钻具级配 5．2．2．1 金刚石单、双管钻具规格代号，见表8。 表8 金刚石单、双管钻具规格代号与对应的公称尺寸 单位为毫米 规格代号 R E A B N H P S 公称尺寸 28 36 46 60 76 95 120 146 5．2．2．2 金刚石绳索取心钻具规格代号，见表9。 表9 金刚石绳索取心钻具规格代号与对应的公称尺寸 单位为毫米 规格代号 AWL BWL NWL HWL PWL 备注 公称尺寸 46 60 76 95 120 5．2．3 金刚石双管钻具 5．2．3．1 金刚石钻进用的管材技术性能要求和规格系列应符合GB 3423和GB／T 16950的要求。 5．2．3．2 金刚石钻进一般应采用单动双管系列钻具。钻具应符合下列条件 a 单动性能好，异径接头、扩孔器、钻头、短节和卡簧座等零部件连接后必须同心； b 内、外管平直无损伤，丝扣符合要求； c 内管与短节，短节与卡簧座装配后提起时，不得自由脱落； d 装配好的钻具，卡簧座与钻头内台阶的距离应为3 mm～4 mm； e 应保证水路畅通； f 取心钻具上部应配有扶正装置。 5．2．4 金刚石绳索取心钻具 5．2．4．1 金刚石绳索取心钻进用的管材技术性能要求和规格系列应符合GB 3423和GB／T 16951的要求。 5．2．4．2 钻杆、岩心管表面要求高频淬火，各种接头调质处理。 5．2．4．3 绳索取心钻具由单动双管内管总成、外管总成和打捞器两大部分组成。除具备与金刚石双管相同的作用外，还应满足容纳岩心的内管总成在钻杆柱内升降的要求。 5．2．4．4 绳索取心钻具应具备的技术性能 a 内管总成能从钻杆柱内下到外管中的预定限位和悬挂部位，并及时向地面传递信号； b 钻进过程中一旦发生岩心堵塞，应能向地面发出信号； c 内管的长度能够调节，使卡簧座与钻头台阶始终保持最佳距离； d 卡取岩心时，卡簧座坐在钻头内台阶上，通过钻头把拔断岩心的力传到外管上； e 外管应能对内管扶正，单动灵活，有利岩心顺利进入卡簧座和内管； f 打捞器能在钻杆柱内以一定速度下降到内管总成上端，并把装有岩心的内管捞取上来； g 打捞器抓住内管提拉不动或提升中途遇阻时，能够安全脱卡； h 钻进遇到严重漏失地层和干孔时，打捞器能够把内管安全地送到预定位置。 5．2．4．5 绳索取心外管总成组装注意事项 a 上扩孔器外径应略小于下扩孔器外径； b 装入座环和扶正环时，应放平摆正后用手推入。禁止用铁器敲击； c 外管平直度应符合要求。 5．2．4．6 绳索取心内管总成组装注意事项 a 各零部件连接螺纹应拧紧； b 所有弹性销的开口方向都应一致向下或向上； c 组装弹卡机械时，应先将回收管装入弹卡架，然后装入弹卡和张簧，并将弹簧销打入，装入的弹卡应动作灵活； d 配有到位报信机构的钻具，应根据钻孔深度调节工作弹簧的力度； e 卡簧座、内管和内管总成上部连接必须同轴，内管应光滑平直； f 卡簧的自由内径应比钻头内径小0．3mm～0．5mm。 5．2．4．7 打捞器组装注意事项 a 打捞钩应安装周正； b 尾部弹簧应工作灵活可靠，头部张开距离以8mm～12 mm为宜； c 脱卡管能够起到使打捞钩安全脱卡的作用。 5．2．4．8 内外管总成组装与调整注意事项 a 把内管总成装入外管总成时，应认真调整钻具的上下间隙，使其满足使用要求； b 弹卡与弹卡挡头的顶面应保持一定距离，一般为3 mm～4 mm； c 卡簧座与钻头内台阶之间应保持最佳距离，一般为2 mm～4 mm卡簧座有水口则取小值； d 内管总成应牢固地卡在外管总成中，不应从弹卡挡头一端自由倒出； e 使用带水口的卡簧座，其水口深度应保持在4 mm。水口深度磨损后应及时修复。 5．2．5 钻具的使用、维护、保养 5．2．5．1 钻场应经常保持有每种常用的规格、两套以上的完好钻具，并应定期检查、保养。 5．2．5．2 严禁使用管钳拧卸钻头、扩孔器、内管和卡簧座，应使用多触点钳或摩擦钳。 5．2．5．3 退出岩心时，应用橡皮锤或木锤轻轻敲打内管，严禁用铁器直接敲打钻具。 5．2．5．4 搬运钻具、钻杆时，应拧上护丝套，采用套装法，轻拿轻放，严禁掷抛或在地面上拖拽；备用钻杆应将丝扣刷净、涂油，拧上护丝套，垫平并排放整齐，钻杆