MT T 1076-2008 煤炭地质钻探规程.pdf
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1、ICS 73040D 20备案号:25338-2008中华人民 共禾口MT国煤炭行业标准MTT 1 076-20082008-1 1_19发布煤炭地质钻探规程Rules for drilling coal geology20090101实施中华人民共和国国家发展和改革委员会 发布前言1 范围2规范性引用文件3钻探方法选择4设备安装、拆卸与运输5金刚石钻进工艺6其他钻进工艺-7冲洗液与护壁堵漏8水上施工9钻探工程质量10孔内事故的预防和处理11设备使用与维护12钻场安全防护13钻探施工管理制度一14钻探工程环境保护15钻探工程技术档案一目 次MTT 107620080o朗烈们朽艚引MTT 1 0
2、76-2008刖 吾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必要的条款。使用者应对本标准的应用自负其责。本标准发布后,原中国统配煤矿总公司颁发的煤田钻探规程自行废止。本标准由中国煤炭工业协会科技发展部提出。本标准由全国煤炭标准化技术委员会归口。本标准起草单位:中国煤炭地质总局、中国地质大学(武汉)工程学院。本标准起草人:李生红、李敏刚、张世富、鄢泰宁、李粮钢。本标准为首次
3、制定。1 范围煤炭地质钻探规程MTT 1 076-2008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El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
4、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 6727爆破安全规程GB 9l 5l钻探工程名词术语OF,T 6067起重机械安全规程GBT 1 6950金刚石岩心钻探钻具设备GBT l 6951 金刚石绳索取心钻探钻具设备DZT 0054定向钻进技术规范DzT 0088地质钻探用钻塔系列DZT ol 48 水文地质钻探规程3钻探方法选择31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
5、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。钻探方法分类钻孔位置卜地商、水面、地下坑道、极地钻探等钻孔直径卜一小El径、大口径、超大口径钻探等开孔角度卜1垂直孔、斜孔、水平孔、仰孔钻探等碎岩方式卜_一机械法、热力法、液力法、复合法等钻探碎岩工具卜1金刚石、硬质合金、钢粒、牙轮钻探等循环方式卜_l正循环、反循环、孔底局部反循环钻探图1钻探方法分类MTT 1 076-200832确定钻进方法的原则321基本原则3211必须能够满足地质设计和项目合同中已确定的施工目的。3212应充分考虑采用先进适用技术的可能性。3213应以高效、低耗为目标争取获
6、得最佳经济效益。3214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。322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)岩石的压入硬度、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硬度 软 中硬 硬 坚硬岩可钻性 I X石研磨性 弱 弱 由 强 弱 中 强 弱 由 强硬质台金钻进 、j 钢粒钻进 钻 表镶金刚石钻进 进 孕镶金刚
7、石钻进 方 冲击回转硬质合金钻进 法冲击回转金刚石钻进 聚晶、复合片钻进 潜jL锤钻进 、l 33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L,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7L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L内事故留有适当余量。4设备安装、拆卸与运输41钻场地基411钻场地基的选择4111
8、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。4112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,MTT 1 076-2008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。412钻场地基修筑要求4121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14。4122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。填人碎石或三合土后夯
9、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。4123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 m5 m处挖设积石沟。4124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。4125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。42设备安装421 基台规格及安装要求4211 基台规格及数量,应根据所使用的钻塔及钻
10、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01 mo3 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。4212 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16 mm的螺栓连接牢固。422钻塔安装与拆卸作业4221 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。4222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
11、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。4223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。4224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。4225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。4226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
12、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 220 50 坚硬优质级 RY 】80220 4050 硬标准级 RB 150180 3440 中硬注:强度以80目单晶为标准;R人造单晶;T特级;Y优质级;B标准级。5114应根据所钻岩层的可钻性、研磨性、完整程度以及钻头、扩7L器的类型合理选择金刚石的类别、品级、粒度和浓度。512钻头与扩孔器的选择5121根据金刚石的来源和镶焊工艺的不同,钻头和扩孔器通常可分为天然表镶、天然孕镶和人造孕镶三大系列。5122根据所使用钻具的不同,钻头和扩孔器又可分为单管、双管(单动)和绳索取心三大系列。应优先选用后两种钻头系列。5123
13、双管(单动)表镶钻头采用的天然金刚石粒度范围是(10100)粒克拉常用的是(2550)粒克拉。扩孔器常用的天然金刚石粒度为(1 530)粒克拉。5124 双管(单动)孕镶钻头若采用经过挑选和加工处理的低品级和等外级的天然金刚石作孕镶料,其粒度应在(180400)粒克拉或更细;若采用人造金刚石作孕镶料,其粒度应在40目100目,常用的为60目、80目。岩石越坚硬致密,金刚石的粒度就越细,亦可选用不同粒度混合的孕镶料。5125相比较于双管(单动)用于绳索取心的钻头和扩孔器应有更长的使用寿命和更广泛的岩层适应能力。应选用优质级和特级的天然金刚石作表镶钻头和扩孔器;应选用经过挑选和加工处理的低品级、等
14、外级天然金刚石(粒度为20目40目)或高强度晶形完整的人造金刚石单晶(粒度为30目100目)作孕镶钻头和扩孔器;亦可选用不同粒度混合的金刚石料作孕镶钻头和扩孔器。5126绳索取心钻头胎体除应具有双管(单动)钻头胎体的性能外,还应具备耐冲蚀、耐磨损、自锐以及对岩层的广泛适应性等性能。表镶钻头胎体硬度(HRC)可选3045;孕镶钻头胎体硬度(HRC)可选1045,或更大。5127绳索取心钻头应比双管(单动)钻头适当增加水口数量与过水断面,孕镶钻头一般采用水7MTT 1 076-2008口81 2个。5128绳索取心钻头内外径应采用天然金刚石或人造聚晶和烧结体作保径补强。5129金刚石钻头的边刃和底
15、刃所选用的金刚石应优于内外刃(保径)的金刚石。51210应根据所钻岩层的可钻性、研磨性及其完整程度,合理选择钻头、扩孔器的类型,胎体硬度底唇形状和水口形状数量和大小。具体可参照表5。表5金刚石钻头、扩孔器、磨料选择参考表硬度 软 中硬 硬 坚硬钻头岩石 可钻性 l3 46 79 1012类型研磨性 弱 弱 由 强 弱 由 强 弱 由 强人造聚晶 、j 、j 、l1 525 l 表 天然金刚石粒度2540 、i 、I镶 (粒克拉叫) 4060 、l 钻 60lQ0 、l o头 I(2030) 、i 、l 胎体硬度(3540) (HRC)皿45) 45) l复合片钻头 、i 、i 表镶 l 、i
16、、l扩孔器孕镶 、o q 、I 、I 51211 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硬度 硬 坚硬 中硬、硬 坚硬 硬地层岩性研磨性 弱 由 强制品浓度 44 50 75 100 125浓度体积浓度 1l 】2S 】88 25 3】5含量 克拉cm 193 2 2 3 3 4 39 54951212不同唇面类型钻头选用见表7。8表7不同唇面类型钻头选用表MTT 1 076-2008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|生
17、“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513钻头与扩孔器的合理使用5131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。5132钻头、扩L器、卡簧之间应合理配合。a) 扩7L器的外径应比钻头外径大03 mm0,5 mm,岩石坚硬时取小值;b)卡簧的自由内径应比钻头内径小03 mmo5 mm;卡簧在上一目次岩心上测试,应是既不脱落也不卡死
18、,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。5133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】3以内),慢转(100 rmin)钻进10 min左右再采用正常技术参数钻进。5134应合理控制时效。其标准应是钻头不仅时效离而且有较高的使用寿命。钻进时,一般控制在3 mh以内为宜。5135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。5136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1413范围内;钻头胎体磨损均匀而轻微,没拉槽、崩裂、掉粒等现象。5137孕镶钻头正常磨损形态
19、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。5138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。5139每次提钻后应认真检查钻头底唇、内外水槽、水LI的磨损情况不符合要求的应修整或更换。51310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02 Inl33以上;孕镶钻头、复合片钻头内(外)径比标准尺寸小04 mm以上;b)表镶钻头胎体磨损严重,金刚石
20、出露胎体超过13,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;qMTT 1 076-2008g)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。51311 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,采用锥形钻头将换径台阶修成锥形,并取净L内异物,经磨7L后方可钻进;c) 钻具在通过换径
21、、探头石、孔壁掉块等孔段以及在斜L、干孔中下钻时,应放慢下降速度。51312建立与健全钻头、扩iL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;应及时接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。52钻具结构与级配521 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。522钻具级配5221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 4 6 60 76 95 】20 1465222金剐
22、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 HWI。 PWL 备注公称尺寸 46 60 76 95 120523金刚石双管钻具5231 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GBT 1 6950的要求。5232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、外管乎直无损伤,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 mm4
23、 mm;e)应保证水路畅通;f) 取心钻具上部应配有扶正装置。524金刚石绳索取心钻具5241 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GBT l 695l的要求。5242钻杆、岩心管表面要求高频淬火,各种接头调质处理。5243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。5244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
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