鄂西地区云台观磷矿勘查钻孔.docx
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鄂西地区云台观磷矿勘查钻孔
鄂西地区云台观磷矿勘查钻孔
孔内事故的预防
湖北省宜昌地质勘探大队探矿分队
编写谭建国
二○○九年五月
一、小组概况
云台观磷矿是某矿业公司的一个矿区,我单位承接了该项目的部分钻孔。
在我单位进场施工前,已有二家单位正在施工,均因孔内事故而未造成钻孔报废。
具体情况:
ZK3202孔2007年11月21日开孔,2008年1月25日孔深在250.18m处因卡钻报废移孔,2008年5月24日再次在孔深253.46m处埋钻,正在处理中;ZK3107孔2008年4月26日开孔,2008年5月22日在孔深167.24m处埋钻,处理无效已申请移孔。
为了提高该矿区钻孔施工质量,确保施工合同工期和单位的经济效益,分队于2008年6月30日成立了QC小组。
申报大队注册登记。
QC小组概况如下(见表1)
QC小组概况表表1
小组名称
求索QC小组
小组成立时间
2008年6月30日
课题登记号
活动次数
30次
全员活动率
100%
全员接受TQC教育
100小时7人
序号
QC职务
姓名
性别
年龄
职称
文化
程度
QC小组内
职务分工
1
组长
叶辉兵
男
38
工程师
大学
组织现场QC活动并记录,落实方案,反映情况。
2
副组长
张所邦
男
47
分队长
工程师
中专
监督检查QC活动情况,参与方案制定。
3
组员
蔡崇和
男
48
钻探技师
高中
主材料供应,设备检查,参与重大事故处理。
4
组员
谭建国
男
37
高级
工程师
大学
QC活动情况记录,数据分析。
5
组员
李延明
男
40
技师、机长
高中
组织方案实施,材料采购和运输。
6
组员
易发兵
男
41
班长
高中
反应施工情况,实施施工方案。
7
组员
陆玉文
男
33
班长
高中
同上。
二、选题理由及目标
磷矿是宜昌乃至鄂西地区储量最大的矿产资源,而岩心钻探是探明固体矿床最重要的手段,孔内事故不仅造成人力、物力的大量浪费,延误工期,严重的还造成钻孔报废,影响单位形象和品牌。
因此我们将“提前预防孔内事故”作为QC活动课题。
预期目标:
力争孔内重大事故率为零,确保合同工期。
三、工程概况及施工现状
通过一个多月的调查,我们详细了解ZK3107和ZK3202的事故过程,结合近期我单位完成的杉树垭东部磷矿(该矿与云台观磷矿地层结构完全相同、相距不足1Km)情况,对事故种类统计如下:
事故类型统计表表2
事故种类
卡钻
埋钻
烧钻
跑钻
断钻杆
其他
出现次数
7
10
1
1
3
2
报废进尺
250.18
716.91
0
0
0
52.22
比例
29.16
41.67
4.17
4.17
12.5
8.33
由上表可见,卡、埋钻是主要的事故类型,应该重点加以防范。
四、原因分析,找出主要影响因素
我们从施工人员、机械设备、原材料、施工工艺、环境等五大因素着手,运用头脑风暴法进行深入细致地研究,绘制了造成孔内事故的因果图。
(见图1)
从图1可看出,五个方面的因素都可能影响到孔内事故的发生。
我们根据以往的施工事故实例,分析引发事故的末端因素,进行要因验证,归纳总结为表3。
引发孔内事故的主要因素验证表表3
序号
项目
要因验证
结论
1
施
工
工
艺
钻进参数选择不合理。
参数选择基本合理。
非要因
2
技术措施不完善、不合理。
有完善合理的技术措施。
3
无预防技术处理方案。
已编制预防处理方案。
4
机
械
设
备
钻杆、接头质量差。
钻杆、接头均采购国内正规厂家,质量符合国家标准。
非要因
5
设备陈旧、维护保养不及时。
设备购买年限不长,技术状况良好。
6
设备能力不匹配。
设备生产能力满足要求。
7
钻头质量差。
钻头质量符合要求。
9
人
的
因
素
质量教育不够。
人员分散,质量教育难以集中进行。
要因
10
盲目追求进度。
单孔实行了经济责任制承包,存在盲目追求进度的现象。
11
奖惩不分明。
奖惩制度明确。
12
新工人多,调动频繁。
机台操作人员相对固定,劳务人员有变动。
13
操作不熟练,理论基础差,不能运用制定的工艺和技术方案。
岗位培训较少,机班长的操作技能较差。
14
原
材
料
设备配件、套管数量不足。
满足施工需要。
非要因
15
无泥浆处理剂和封孔材料。
满足施工需要。
16
环
境
易漏失、掉块、坍塌。
客观上地层复杂,特别是灯影组裂隙、溶洞发育,局部有断层,岩石酥脆碎,扰动即成粉末,沉渣厚,还有掉块。
要因
在表3的基础上,我们对事故发生的原因进行了调查分析,事故归类统计如下表4。
事故原因分类统计表表4
事故发
生原因
施工
人员
环境
原材料
机械
设备
施工
工艺
合计
次数
16
5
2
1
0
24
比例
66.67%
20.83%
8.33%
4.17%
0
100%
为直观反映诱发事故的各类因素所占比重,有针对性地制定对策,进一步作了如下图2所示的排列图分析。
从图2可以看出施工人员和施工环境是引发孔内事故的主要因素,发生频率分别占66.67%和20.83%,其它方面为次要问题和一般问题。
但我们也不能忽视其它问题,虽然它们发生的频率不高,但是它们也可能造成孔内事故,也同样需要高度关注。
五、对策措施
㈠针对人的因素,我们进行了大量的调查研究及探索,也进行了反复实践,采取了许多措施。
1、针对施工人员分散,难以集中学习的实际情况,采取分级进行质量教育,逐级进行施工技术交底。
项目总工程师在项目部内对技术员、机长进行技术交底;技术员、机长对班组长进行技术交底;班组长负责对本班组成员进行技术交底。
2、分期分批组织岗位技能和业务知识培训,定期考核,不合格者不允许上岗。
经常组织职工进行岗位技术竞赛,定期召开座谈会,摸索施工中的经验教训,取长补短。
3、严格按分队制定的质量目标、质管体系、质检制度和奖惩条例组织施工,并将质量目标责任分解,将责任落实到人,并与经济挂钩,实行“谁施工、谁负责”的质量管理奖惩制度,特别是对经常发生事故的机台和班组进行严厉的经济处罚。
4、建立项目技术负责人→机长、技术员→班(组)长→作业工人的质管体系,层层负责把关。
5、强化质量宣传、教育工作,增强职工质量意识,树立“从我做起,以质为本、以质求生存”的指导思想。
㈡针对环境因素,怎样及时处理钻进各种复杂地层出现的问题,进行了深入研究,制定相应对策。
1、针对复杂地层,选择合适的泥浆处理剂,改善冲洗液性能,达到护壁堵漏的目的。
2、确定合理的钻孔结构,正确运用套管护孔,隔离复杂破碎地层。
3、认真做好封孔护孔工作。
我们根据产生事故的原因逐一制定措施,采取对策进行预防。
预防孔内事故措施对策表表5
序号
现状
实施对策
目标
责任人
1
质量意识差,主观上违规操作。
强化质量宣传、教育工作,作好技术交底工作。
增强施工人员的质量意识。
做到人人主动关心质量,注重质量。
叶辉兵
谭建国
2
岗位操作技能差、理论基础差,缺乏发现事故苗头进行分析判断的能力。
加强岗位技能培训,理论知识学习。
定期考核,定期进行岗位技能比赛。
正确掌握岗位操作技能,能及时发现孔内异常并报告。
蔡崇和
张所帮
3
盲目追求进度。
提高认识,把确保孔内安全当作最大的效益来看待,从根本上杜绝盲目追求进度的各类违规操作。
杜绝盲干、违规操作。
张所帮
蔡崇和
4
奖惩不分明。
建立完善的质量管理体系,健全质量奖惩制度,质量目标层层分解,责任落实到人。
奖罚制度明确,认真落实,增强积极性。
张所帮
5
客观上施工的地层复杂,易坍塌、掉块、漏失、垮孔而造成事故。
配制合适的泥浆护壁堵漏;确定合理的钻孔结构,运用套管护孔;采用水泥封孔。
针对钻进复杂地层的不同需要,护孔措施齐全有效。
肖国辉
叶辉兵
六、实施
D1:
ZK3105实施情况
实施1确保设备性能良好是减少事故发生的基础。
在进场前将钻机柴油机和水泵进行检修;进场后设备安装时又更换了液压油缸;6月25---26日我队设备专家蔡崇和来工地对设备进行了全面检查;实地考察工人操作情况,现场讲解操作要领及易犯的毛病;强调设备保养,并按班、周、月保养操作指导一遍。
7月9日白班在孔深172.60米时因孔壁掉块卡钻蹩车,通过加大水量,上下窜动钻具和强力起拔而避免一次事故。
实施26月9日叶辉兵、张所帮组织全员分析该矿区已施工二孔发生的事故,并作为假想事故提出,让大家明白事故发生前有那些预兆,应如何预防,实际施工有哪些问题,同时大家各自提出处理方案讨论,相互之间上了一堂生动的事故预防处理课,对该矿区复杂性有了深刻的认识。
实施36月10日进行施工技术交底,对钻孔结构作了明确要求和说明,其结构如下:
Φ130(10m)-----Φ110(80m)-----Φ91(180m)-----Φ76(375m),除Φ76外,其余均下对应口径套管;同时在施工设计中对钻进参数和其他技术要求进行了详细说明,尤其封孔扫水泥操作要领;全孔清水钻进。
实施4实际钻孔结构Φ130(10.64m)-----Φ110(28.11m)-----Φ91(120.50m)-----Φ76(357.89m),其过程如下:
22.8---26.6m孔段岩心极破碎,有垮孔现象,6月14日在28.11m处提前下Φ108套管;
6月20日早孔深68.35米,孔内沉渣2.0m,Φ108套管起拔不动,并考虑地层为灯影组第2层,小组现场讨论决定封水泥15米;
7月2日白班孔深119.00m,孔内沉渣1.88m,岩心破碎,并考虑地层进入灯影1,经小组讨论决定抓渣钻进至完整岩心下套管封隔,并报专家同意,于120.50m处下入Φ89套管;
7月9日白班孔深172.60m,孔内沉渣2.20m,岩心极破碎,局部掉块较严重,孔内漏失严重,经现场讨论决定:
封孔45.00m,水泥8包,实封42.3m。
7月11日扫孔至171.5m处清洗孔时发生漏失,现场决定:
大泵量冲洗20分钟后慢扫孔到底、再冲洗20分钟提钻,之后再下钻钻进,视情况再决定。
下钻到底,钻进中孔内冲洗液处于时返时不返状态,分析认为:
孔内有小裂隙,岩粉封堵后就返水,上面封堵成功。
7月16日张所帮检查现场情况,并拍摄岩心照片。
7月17日分队办公室通知:
155---166.8m段岩心极为破碎,应导向扩孔后下套管,套管已准备好。
经小组现场讨论决定可不下套管,及时向分队请示:
该段已封固过,现孔深206.8m,就要穿过灯影组,孔内正常。
分队同意继续施工,但应密切注意。
正常钻进至终孔。
D2:
ZK1703实施情况
实施19月1日进行施工技术交底:
对钻孔结构作了明确要求和说明,其结构如下:
Φ130(5m)----Φ110(60m)-----Φ91(150m)----Φ76(310m),除Φ76外,其余均下对应口径套管;对下套管作了明确要求:
套管外抹油、下端止水、外灌泥浆;要求开孔用泥浆,完全漏失顶漏钻进用清水;再次强调封水泥注意事项。
实施29月28日蔡崇和来工地对设备进行了全面检修,检查工人操作情况,现场纠正操作上的一些毛病。
实施3实际钻孔结构Φ130(4.65m)-----Φ110(12.98m)---Φ91(137.13m)-----Φ76(286.35m),其过程如下:
泥浆钻进至7.45---10.68m孔段岩心极破碎,发生完全漏失,有垮孔现象,在12.98m处提前下Φ108套管。
9月11日白班孔深60.53m,孔内沉渣1.2m,岩心破碎,并伴有掉块,经讨论并报专家同意:
抓渣钻进,大泵量冲洗钻进至完整岩心下套管封隔,于64.00米处下入Φ89套管;
9月14日白班孔深118.90m,孔内沉渣1.5m,掉块严重,岩心95.00----112.45m段破碎,经讨论决定:
起拔Φ89套管,扩孔再下Φ89套管至116.90m;
9月16日白班孔深135.46m,孔内沉渣1.7m,抓渣无效,掉块严重,岩心破碎,钻机蹩钻、负荷大,未穿过破碎带,封孔(加食盐4%)。
9月18日12时扫孔到底,但钻到137.11m有发生掉块卡钻现象,拔套管扩孔下套管。
9月21日白班孔深161.56m,孔内沉渣1.5m,岩心极破碎,掉块严重,发生完全漏失,现场人员讨论二种意见:
一种封孔20m,另一种拔套管扩孔下套管。
经小组讨论决定采用封孔20m(加食盐2%)。
24日扫孔到底。
正常钻进至终孔。
七、完成效果及评价
工程完成后,我们对施工钻进效率进行了统计计算,纵向上对比以往完成的杉东磷矿,横向上对比外单位在云台观施工的2个钻孔。
钻进效率统计表表6
矿区
孔号
施工时间
孔深(m)
台效(m/月)
施工
单位
云
台
观
磷
矿
ZK3105
2008.6.13—7.21
38天
357.89
280.7
本单位
ZK1703
2008.9.7----10.5
28天
286.35
303.2
本单位
ZK3107
2008.4.26---10.7
164天
303.68
55.12
外单位1
ZK3202
07.11.21-08.11.28
372天
530.04
44.17
外单位2
杉东
磷矿
11个
2008.2.8------7.27
2803.43
220.28
本单位
由上表的经济技术指标(台效)或时间看:
横向比较是外单位5.1-6.8倍;纵向比较提高了33%,取得了显著经济效益。
小组活动使本矿区钻探工作比合同工期提前圆满完成了任务,节约施工成本5万多元。
该矿业公司将本矿区剩余4孔委托我们施工,同时将恩施高岭土部分勘探任务委托我队施工;此外,我队在施工期间,三峡矿业、宜化、明珠矿业等单位均来现场考察,与我队达成勘探任务协议,经营工作取得了很大成绩,树立了我队“宜昌地勘”良好品牌,获得了很好的社会效益。
在技术上取得了一批成果:
1、找到了适合该地层的钻孔结构。
2、掌握了灯影组地层分段用套管封隔或水泥固结的方法,施工中可操着性强。
3、总结并制定了《封孔、扫水泥操作规程》、《下套管操作规程》。
八、巩固措施
1、认真落实设备保养制度,即做好设备的班、周、月保养。
2、机台至少每周开展一次QC活动,学习操作规程,就周围发生的事故开展讨论,总结事故教训,提高事故预判和处理能力。
3、认真总结技术成果和施工经验,因地制宜适时推广。
4、定期进行质量宣传、教育工作,岗位技能竞赛。
5、完善奖励机制,提高全员参与的积极性,形成人人关心质量,注重施工安全的良好氛围。
附件一
如何选择封水泥或下套管
1、Ф130、Ф110、Ф91孔径穿过一个破碎层后可下入相应套管。
2、Ф110如果第一破碎带掉块不严重,距Ф91钻进遇破碎层较近,则拔Ф108套管,用下导向扩Ф110孔,再下套管。
3、一个破碎带未完,孔内沉渣严重,采用边抓渣边钻进至钻穿后再下套管封隔。
如沉渣严重且掉块严重,蹩车无法钻进或越抓渣越多时应封孔再钻穿下套管。
4、在破碎带沉渣不严重但掉块严重,蹩车或卡钻无法钻进,采用水泥封固,扫孔钻进。
5、对Ф76孔段的第一个破碎层:
如果离陡山沱距离>40m或离Ф89套管的距离<30m,且Ф89套管只隔一个破碎层则拔套管Ф91扩孔在下套管,否则一般封孔处理。
6、Ф89套管一般封隔二个破碎带,但如果其中一个破碎带掉块不严重或经过封孔固结,且符合5的条件则可用拔管扩孔下套管的办法隔离第三个破碎层,否则封孔处理。
7、Ф89套管已封隔二个较严重破碎层,且Ф76孔段离陡山沱距离较远,孔内复杂,可考虑拔Ф89套管,架桥封Ф91破碎层,再扫孔、扩孔加深套管。
8、对于离陡山沱距离<40m的Ф76孔段采用抓渣钻进或封孔处理。
陡山沱以快速钻进为主,局部复杂地层封孔处理。
说明:
该办法适用孔深<450m,否则考虑增大一级口径即用Ф150开孔。
附件二
封孔、扫水泥技术要领
1、封孔钻杆要逐根检查,确保通畅,最下端一根要直、长且无公接头。
2、计算好钻杆长度,保证钻杆到孔底时主动钻杆应进入孔内一半以上。
3、距孔底0.3-0.5m冲洗,如果沉渣较多应增大泵量,逐渐下落钻杆。
4、计算好水泥用量和水泥浆出钻杆的用量及替浆用水量。
5、按水灰比0.5搅拌好水泥浆,要求搅拌均匀,无沉淀,无小结块。
6、冲孔完毕立即泵注预先搅拌好的水泥浆,泵注时主动钻杆处于慢转状态,当水泥浆达到出钻杆的用量后可用立轴上下活动,并根据泵注量缓慢提升,有沉渣时泵注不得间断(在钻杆深入沉渣二倍范围内)。
7、根据泵注量适时提拔钻杆,泵注完水泥浆后根据计算好的替浆用水量替浆并拔杆,立即清洗拔出钻杆。
说明:
①以上是泵注法封孔,对于干孔可采用倒入法封孔。
②搅拌水泥浆可掺速凝剂,建议食盐用量为3%-5%。
8、封孔要记录沉渣位置和钻杆冲孔深度。
9、扫孔选用直径稍大的钻头,首次到底要先冲孔。
10、扫孔钻进遵守三必须(提钻前必须冲孔;必须提钻插好垫叉才停泵;下钻到底前3m必须慢,送通水后才慢钻到底),且要增大泵量,在进尺特快处要控制进尺。
11、到(8)所记录位置前30cm要冲孔一次,此后由于是钻水泥浆交界处和沉渣,要严格控制进尺,且每30-50cm冲洗一次,直至到底。
附件三
下套管技术要求
1、套管下端止水:
若套管下至孔底,可考虑投粘土球或彭润土球,高度约1.0m;若套管未下至孔底,可考虑绑海带,长度约0.5m。
2、套管外侧摸油:
一般为机油和黄油及其它自配油脂。
3、套管外空灌泥浆:
要求泥浆粘度大,可加入少量高分子化合物。
4、套管外口封隔严实:
孔口套管外以粘土填实,要求厚度≮0.5m,表面可摸水泥浆;套管间用麻线、朔袋等塞紧,表面黄泥摸实,最里层套管外用隔水物捆绑,遮盖外层套管。
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