本書重點介紹了水文地質(zhì)鉆孔的設(shè)計及鉆進技術(shù)方法，并對水源井設(shè)計施工中的井位選擇、成井技術(shù)工藝進行了詳細說明。全書共分為5章，分別是水文地質(zhì)鉆探、礦井水文地質(zhì)鉆探、水源井成井技術(shù)、老舊井的處理改造及增大出水量的方法、井內(nèi)事故的預(yù)防及處理。

    隨著新技術(shù)、新材料的快速發(fā)展和國家能源戰(zhàn)略的調(diào)整轉(zhuǎn)移,傳統(tǒng)的水文地質(zhì)鉆探和水源井成井技術(shù)在近20年得到了長足的進步,國家和各個行業(yè)也相繼制定頒發(fā)了相關(guān)的規(guī)程、規(guī)范,為推動水文地質(zhì)鉆探和水源井成井技術(shù)的提高起到了相當(dāng)大的作用。但目前全面系統(tǒng)、專業(yè)的介紹并可供工程設(shè)計及施工人員參考的書籍較少,滿足不了快速發(fā)展的水文地

    質(zhì)鉆探和水源成井技術(shù)工作的需要。本書正是在這樣的背景下完成的。本書是在參考大量出版的圖書和近幾年來國內(nèi)外雜志上公開的資料,并結(jié)合自己20多年來的生產(chǎn)實踐的基礎(chǔ)上完成的。其主要創(chuàng)新點體現(xiàn)在以下幾個方面:第一,結(jié)合規(guī)范,對有關(guān)概念進行了系統(tǒng)厘定;第二,根據(jù)鉆孔的孔徑大小和鉆進過程取心與否,對鉆進方法進行了分類,并提出了各自的適用條件、鉆進方法和技術(shù)參數(shù),進而明確了復(fù)合鉆進的概念和

應(yīng)用條件;第三,細化了不同巖性和地形地貌條件下水源井井位選擇的方法,并用實例進行佐證,進而提出了將水平井、斜井技術(shù)應(yīng)用到水源井設(shè)計中的構(gòu)想;第四,對近年來出現(xiàn)的成井新技術(shù),如二氧化碳洗井在水泥管中的應(yīng)用以及特深水位的測量方法進行了研究總結(jié)。

    在本書初稿完成后,得到了中國煤炭地質(zhì)總局水文地質(zhì)局王玉春、譚家政高級工程師,中國煤炭地質(zhì)總局地質(zhì)工程總公司候常文高級工程師和中煤科工集團西安研究院姬中奎高級工程師的認真審查,并提出許多修改意見。全書由《中國煤炭地質(zhì)》編輯部常務(wù)副主編、高級工程師孫常長和中國煤炭地質(zhì)總局干部學(xué)校吳浩老師統(tǒng)一校核。在此一并表示感謝。

    由于本人水平有限,在總結(jié)過程中難免以偏概全,存在不足之處,在此敬請讀者批評

指正。

作 者

2015年4月

1 水文地質(zhì)鉆探……………………………………………………………………………………………… 1

1.1 任務(wù)與特點………………………………………………………………………………………… 1

1.1.1 任務(wù)………………………………………………………………………………………… 1

1.1.2 特點………………………………………………………………………………………… 1

1.2 鉆孔分類及施工程序……………………………………………………………………………… 2

1.2.1 鉆孔分類…………………………………………………………………………………… 2

1.2.2 鉆孔施工程序……………………………………………………………………………… 2

1.3 鉆孔設(shè)計…………………………………………………………………………………………… 5

1.3.1 鉆孔結(jié)構(gòu)及其設(shè)計原則…………………………………………………………………… 5

1.3.2 鉆孔地質(zhì)設(shè)計書…………………………………………………………………………… 7

1.4 鉆探設(shè)備選擇及安裝……………………………………………………………………………… 7

1.4.1 鉆探設(shè)備選擇……………………………………………………………………………… 7

1.4.2 鉆探設(shè)備安裝……………………………………………………………………………… 13

1.5 鉆進技術(shù)方法……………………………………………………………………………………… 18

1.5.1 常規(guī)鉆進方法……………………………………………………………………………… 19

1.5.2 特種鉆進方法……………………………………………………………………………… 57

1.5.3 復(fù)合鉆進…………………………………………………………………………………… 82

1.6 封閉止水…………………………………………………………………………………………… 83

1.6.1 常見的形式及作用………………………………………………………………………… 83

1.6.2 分類………………………………………………………………………………………… 84

1.6.3 止水材料…………………………………………………………………………………… 84

1.6.4 止水層位…………………………………………………………………………………… 85

1.6.5 止水方法…………………………………………………………………………………… 85

1.6.6 止水質(zhì)量檢測……………………………………………………………………………… 87

1.7 簡易水文觀測與鉆孔編錄………………………………………………………………………… 88

1.7.1 簡易水文觀測……………………………………………………………………………… 88

1.7.2 鉆孔編錄…………………………………………………………………………………… 90

1.7.3 資料整理及移交…………………………………………………………………………… 90

1.8 鉆井液及鉆孔護壁堵漏…………………………………………………………………………… 90

1.8.1 水文地質(zhì)鉆探對鉆井液的要求…………………………………………………………… 91

1.8.2 鉆井液性能參數(shù)…………………………………………………………………………… 91

1.8.3 常用鉆井液處理劑的分類及作用………………………………………………………… 94

1.8.4 鉆井液性能的調(diào)整及凈化………………………………………………………………… 99

1.8.5 主要鉆井液類型及其應(yīng)用……………………………………………………………… 100

1.8.6 鉆孔護壁堵漏…………………………………………………………………………… 102

1.9 提高鉆孔質(zhì)量的措施…………………………………………………………………………… 105

1.9.1 鉆孔巖心描述…………………………………………………………………………… 105

1.9.2 簡易水文觀測…………………………………………………………………………… 105

1.9.3 止水……………………………………………………………………………………… 105

1.9.4 抽水試驗………………………………………………………………………………… 106

1.9.5 水樣采集及鉆孔深度的檢查…………………………………………………………… 106

2 礦井水文地質(zhì)鉆探……………………………………………………………………………………… 107

2.1 目的與任務(wù)……………………………………………………………………………………… 107

2.2 探放水鉆探……………………………………………………………………………………… 107

2.2.1 鉆孔設(shè)計………………………………………………………………………………… 108

2.2.2 常見水源的探放方法…………………………………………………………………… 110

2.3 疏排水鉆探……………………………………………………………………………………… 116

2.3.1 分類……………………………………………………………………………………… 116

2.3.2 特點……………………………………………………………………………………… 116

2.3.3 設(shè)計……………………………………………………………………………………… 117

2.3.4 鉆進工藝………………………………………………………………………………… 117

2.3.5 成井工藝………………………………………………………………………………… 119

2.4 注漿孔鉆探……………………………………………………………………………………… 121

2.4.1 分類……………………………………………………………………………………… 121

2.4.2 地面注漿孔……………………………………………………………………………… 122

2.4.3 井下注漿孔……………………………………………………………………………… 123

2.4.4 注漿材料的選用………………………………………………………………………… 124

2.4.5 漿液的配制……………………………………………………………………………… 126

2.4.6 注漿設(shè)備選擇…………………………………………………………………………… 127

2.4.7 注漿段高和方式………………………………………………………………………… 129

2.4.8 注漿參數(shù)的確定………………………………………………………………………… 130

2.4.9 注漿結(jié)束標準及質(zhì)量檢查……………………………………………………………… 131

2.5 礦山應(yīng)急救援鉆探……………………………………………………………………………… 137

3 水源井成井技術(shù)………………………………………………………………………………………… 142

3.1 水源井在鉆探和設(shè)計上的特點………………………………………………………………… 142

3.1.1 水源井在鉆探上的特點………………………………………………………………… 142

3.1.2 水源井在設(shè)計上的特點………………………………………………………………… 142

3.2 井位選擇………………………………………………………………………………………… 143

3.2.1 程序……………………………………………………………………………………… 143

3.2.2 常見地區(qū)的井位確定…………………………………………………………………… 144

3.3 成井技術(shù)………………………………………………………………………………………… 159

3.3.1 下管工藝………………………………………………………………………………… 159

3.3.2 填礫工藝………………………………………………………………………………… 176

3.3.3 止水工藝………………………………………………………………………………… 180

3.3.4 洗井工藝………………………………………………………………………………… 180

3.4 下泵抽水………………………………………………………………………………………… 195

3.4.1 常見泵的類型…………………………………………………………………………… 195

3.4.2 泵型的選擇……………………………………………………………………………… 198

3.4.3 泵的下入………………………………………………………………………………… 199

3.4.4 開泵抽水………………………………………………………………………………… 200

4 老舊井處理改造及增大管井出水量方法……………………………………………………………… 201

4.1 老舊井處理改造………………………………………………………………………………… 201

4.1.1 基本原則………………………………………………………………………………… 201

4.1.2 現(xiàn)場施工程序…………………………………………………………………………… 201

4.1.3 分類……………………………………………………………………………………… 201

4.1.4 處理措施………………………………………………………………………………… 202

4.2 增大管井出水量方法…………………………………………………………………………… 209

4.2.1 設(shè)計過程中……………………………………………………………………………… 209

4.2.2 施工過程中……………………………………………………………………………… 214

4.2.3 使用過程中……………………………………………………………………………… 217

5 井內(nèi)事故的預(yù)防及處理………………………………………………………………………………… 219

5.1 孔內(nèi)事故發(fā)生的主客觀因素…………………………………………………………………… 219

5.1.1 客觀因素………………………………………………………………………………… 219

5.1.2 主觀因素………………………………………………………………………………… 219

5.2 處理孔內(nèi)事故的基本原則……………………………………………………………………… 219

5.2.1 安全原則………………………………………………………………………………… 219

5.2.2 快速原則………………………………………………………………………………… 220

5.2.3 靈活原則………………………………………………………………………………… 220

5.2.4 經(jīng)濟原則………………………………………………………………………………… 220

5.3 常見事故的預(yù)防與處理………………………………………………………………………… 220

5.3.1 卡鉆……………………………………………………………………………………… 220

5.3.2 鉆具斷落事故…………………………………………………………………………… 226

5.3.3 套管事故………………………………………………………………………………… 228

參考文獻……………………………………………………………………………………………………… 231