严重影响煤矿生产安全的一个很重要的因素就是煤与瓦斯突出。神华乌海能源天荣煤炭有限责任公司一矿是煤与瓦斯突出矿井，在工作面的掘进和回采之前都必须对工作面进行区域瓦斯治理。通过利用底板巷实施穿层钻孔对工作面进行预抽，从2010年初到2012年2月利用底板巷共向2101工作面、2012工作面施工钻孔1026个。因为进行了长期的带抽，到2009年10月底，一般情况下，这些钻孔的抽放浓度都保持在3%-9%，按照相关法律条文的规定，一旦预抽瓦斯浓度低于30%的时候，为了提高封孔的质量，应该对其采取封孔的措施。通过分析论证，决定对已有钻孔进行检查评估，增大联网孔径，改变了封孔工艺，进而提高抽放浓度。鉴于此，文中比较研究了常见瓦斯抽放封孔工艺，并结合现场条件改进了封孔工艺，使其适用于天荣一矿。

　　抽放钻孔的封孔质量在很大程度上决定了煤层瓦斯的预抽效果，一个封闭致密的钻孔的抽放效率要远远高于一个封闭不完全的钻孔的抽放效率。现阶段比较常用的封孔方法有三种，分别是固体材料封孔法、聚氨酯（马丽散）封孔法和封孔器封孔法。

　　1.1 固体材料封孔工艺 最常用的固体材料封孔法是水泥砂浆封孔法。其均是在距离煤层一定距离的岩巷中实施钻孔，钻孔打穿煤层并进入顶（底）板0.5m，清除孔内杂物后封孔。水泥砂浆封孔法是在孔口处安好截止装置后，将水泥砂浆用注浆泵压入钻孔，可以封孔段较长的钻孔。其封孔材料在注入时为液态，等其凝固后为固态，能较好的封闭钻孔周围的一些裂隙，从而能较好的封实钻孔。其检验封孔长度的时候只需要用一根回浆管即可，操作既简单又节省时间。

　　1.2 聚氨酯（马丽散）封孔工艺 该技术是基于“固体封液体，液体封气体”的原理，采用在封孔管的两端包裹麻袋并浇注天固或马丽散，封孔管孔口段压设注浆管，将封孔管塞入钻孔之后，用水泥注浆泵从注浆管向封孔管与孔壁之间注天固或马丽散。这种方法的特点是粘结力高，密封性好，能让封孔更加的严密，有着非常可观的普及前景，是一种很值得推广的封孔方式。

　　1.3 封孔器封孔工艺 一般会在岩层致密和服务时间不长的岩孔中采用封孔器封孔法，封孔器主要包括两大类，分别是摩擦式封孔器和水力膨胀式封孔器。具体操作是先把封孔器放在钻孔封孔的位置，再使用钻孔外的专门机械让内外管产生相对运动，挤压封孔器前端的胶皮胀罔，使之在径向膨胀进而将钻孔封堵严密。封孔器膨胀系数大，封孔质量可靠，还可以重复利用，是一种理想的封孔装置。然而它的设计成本比较高，出售价格也比较昂贵，在现阶段并没有实现大力的推广和普及，无法在大范围内应用。

　　神华乌海能源有限责任公司天荣矿业有限责任公司一矿（以下简称“天荣一矿”）位于内蒙古阿拉善左旗巴彦浩特镇（巴音）东北部，距巴彦浩特镇约60km。矿井目前正在改扩建，改扩建后设计生产能力30万t/a，为煤与瓦斯突出矿井，天荣一矿目前主采二1、二2煤层，属无烟煤，以太西煤最为著名。开采深度：由+1850～+1450m标高，二道岭矿区位于宁蒙分界的贺兰山分水岭西侧，为典型的山区地貌，山势陡峭，沟谷发育，地势东高西低，海拔高程一般在2020m～2160m之间，相对高差约140m。矿区地势西北低、东南高，最高点位于ZK28号钻孔东南约1000m处，海拔标高2201.20m，最低点位于矿区西部的沟谷中，海拔标高2012.80m，矿区最大高差188.40m。

　　2008年3月份和11月份，煤炭科学研究总院沈阳研究院（原煤科总院抚顺分院，以下简称“沈阳院”）对天荣一矿二1、二2煤层+1577水平以上和一、二1、二2煤层+1577～+1527水平进行了突出危险性鉴定，结论为：一煤层在+1577～+1527水平之间具有突出危险性；二1煤层在+1577水平以上无突出危险性，在+1577～+1527水平之间具有突出危险性；二2煤层在+1527水平以上具有突出危险性。因此211工作面具备突出危险性。为了能够顺利使2101工作面进行生产，必须在采掘过程中采取有效措施防止煤与瓦斯突出，以消除2101工作面突出危险性。

　　3.1 支管路改造 2101运输顺槽瓦斯抽放管路进行了改造，支管路由原来的￠160管路改为￠219管路，增大了管径；钻孔联网后连入该管路进行抽放，流量增大、总量增多。

　　3.2 封孔管改造 对原来使用的2寸焊管封孔、改为4寸焊管进行封孔，每个钻孔先采用￠94钻头钻进、终孔后，再采用￠133、￠153钻头进行了扩孔，岩孔段为5米，煤孔段为8米，符合抽放要求。

　　3.3 封孔工序 原封孔采用人工手动注浆泵注马丽散封孔，通过联网后发现孔口有漏气现象，再次采用在封孔管的两端包裹麻袋并浇注马丽散，封孔管孔口段压设注浆管，将封孔管塞入钻孔之后，用水泥注浆泵从注浆管向封孔管与孔壁之间注水泥砂浆。采用水泥砂浆封孔，降低了封孔的成本。

　　3.4 集管器、管网的改造 每站设计施工17个钻孔，联网在一个￠159mm集管器上，钻孔与集管器采用2.5寸弹簧管与￠160支管路连接，孔与集管器、放水器之间用2寸球阀连接，每站安设放水器。现将每站一个集管器变为2个￠300mm集管器，每个集管器用6寸弹簧管与￠219管路四通连接。每个集管器安设7-9个单孔联网接头，单孔用4寸弹簧管、蝶阀与集管器连接。现单站、单孔能够随时测量浓度、流量、负压、温度。

　　3.5 放水系统改造 原来每站安设放水器主要存在放水不及时、不到位，容易造成瓦斯抽放管内积水，造成瓦斯浓度低，抽放量少、抽放效果差；且每站安设放水器、阀门、材料使用多。现对每站安设放水器改为集中式放水，运输顺槽上、下帮各敷设一趟￠108排水管，每站与￠108排水管连接，在切眼处各安设一个自动放水器和一个手动放

　　通过改造支管路、封孔工艺、联网管路、集管器、采用集中放水，符合瓦斯抽放标准要求的大管径、大流量、降低抽放管路阻力，提高了抽放效果，增加了抽放量。

　　[1]殷文韬，刘明举，温志辉，孟全生.煤层瓦斯抽放封孔工艺研究与应用[J].煤炭工程，2011（2）.

　　论文摘 要:旋挖桩工艺在我国是近几年才推广使用的一种先进的桩基施工工艺，广泛应用于公路、铁路、桥梁和大型建筑的桩基施工。苏州地区应用旋挖桩工艺较迟，实例不是很多，下面以苏州北环路四标桥梁工程灌注桩采用旋挖桩施工的成功例子分析该施工工艺在苏州地区的应用和发展前景。

　　本工程为苏州市北环快速路西段工程的重要的一部分，西起清塘路立交桥西侧，东至广济路交叉口，采用地面快速路形式，快速路全长385m，辅路全长755m。另外，还包括B线日完成了快速路的施工。

　　桥梁跨径为20+19.076+18+15.931+15.058m，总长88.065m。桥梁下部桥墩为桩接盖梁形式，钻孔桩基础;桥台为重力式桥台，钻孔桩基础;桥梁上部为简支变跨径预应力及钢筋砼板梁。钻孔桩采用C25砼，桥墩桩径为D120，桥台桩径为D100，预应力板梁采用C50砼，预制钢筋砼板梁采用C40砼。

　　涵洞采用16+13m，总长29m，两孔，更利于水流的畅通，下部结构为钻孔桩基础，箱式底板，钢筋砼板墙，上部为钢筋砼现浇梁板。

　　1．3 C线孔，全长268.55m。下部结构采用暗盖梁+承台柱式桥墩，钻孔桩基础。桥宽为18m～22.7m。

　　跨径组合为(3×32)+(25+38+25)+(2×35)+(2×27.4)m，总长308.8m。下部结构为钻孔桩基础，承台柱式桥墩，上部结构采用现浇预应力砼箱梁，桥宽8m，采用墩梁固结，箱梁为小悬臂直腹板连续箱梁，满堂支架施工。

　　钻孔桩共480根，投入12台钻孔桩机，计划30d完成。在施工过程中，由于桩机损坏、拆迁不到位及天气原因影响，8d成孔44根桩，比计划慢了约88根，即每台钻孔桩机每天成孔67根。

　　现场项目部经过与桩施工队协调，增加投入1台苏州地区较少使用的旋挖钻机。结果，在最后5d的时间里，钻孔桩机成孔70条，旋挖钻机成孔40条，平均8孔/d。支护桩施工按计划顺利完成，为整个地下室施工赢得了时间。

　　旋挖钻机成孔首先是通过底部带有活门的桶式钻头回转破碎岩土，并直接将其装入钻斗内，然后再由钻机提升装置和伸缩钻杆将钻斗提出孔外卸土，这样循环往复，不断地取土卸土，直至钻至设计深度。对粘结性好的岩土层，可采用干式或清水钻进工艺，无需泥浆护壁。而对于松散易坍塌地层，或有地下水分布，孔壁不稳定，必须采用静态泥浆护壁钻进工艺，向孔内投入护壁泥浆或稳定液进行护壁。

　　在硬土地层，由于传统钻机的自重有限，不可能给钻头施加更大的进给压力。而旋挖钻机由于采用动力头装置，动力头的给进力加上钻杆的重量，钻进能力强。据统计，在相同的地层中，旋挖钻机的成孔速度是转盘钻机的5～10倍。

　　旋挖钻机的成孔速度最快能达到1m/min，与传统的循环钻机相比优势明显，这样就有效地保证了工程的进度，节省了工期，减少了施工投入。

　　目前国内传统钻机多采用连接钻杆形式和掏渣桶掏渣，在钻进过程中多采用泥浆循环方式，在施工中需在场内设置泥浆池，文明施工难以控制。而旋挖钻机采用动力头形式，其工作原理是用短螺旋钻头或旋挖斗，利用强大的扭矩直接将土或砂砾等钻渣旋转挖掘，然后快速提出孔外，在不需要泥浆支护的情况下就可以实现干法施工，即使在特殊地层需要泥浆护壁的情况下，泥浆也只起支护作用，钻削中的泥浆含量相当低，这使污染源大大减少，改善了施工环境，成孔效率大大提高。

　　由于旋挖钻机的特殊成孔工艺，其钻头的多次上下往复，使孔壁粗糙、不易产生缩径。与传统的钻孔桩相比，旋挖桩的承载力显著提高。

　　旋挖钻机的履带机构可将钻机方便地移动到所要到达的位置，而不像传统循环钻机移位那么繁琐，从而加快了施工速度，对场地的适应能力极强。

　　这是传统循环钻机根本达不到的，在对位过程中操作手在驾驶室内利用先进的电子设备就可以精确地实现对位，使钻机达到最佳钻进状态。

　　(1)适用于砂岩、灰岩、花岗岩及黏土层、砂层、淤泥质等地层中;(2)适用于进入硬岩施工，一般在单轴抗压强度30MPa以下硬岩中成孔速度较理想;(3)软弱地层成孔速度较快，如有塌孔情况可采用套管跟管钻进或钢护筒护壁的方法处理。

　　苏州位于长江三角洲冲积平原东部，土质主要为粉质粘土、粘土、粉砂、粉砂。苏州东靠黄海，海拔较低，地下水位较高，又加上该地区以粉砂、粉质粘土为主，导致土壤含水率较高。在施工灌注桩时因旋进速度较慢，易造成成孔时出现塌孔和缩颈等状况。

　　根据旋挖桩适用的地层情况，旋挖钻机在苏州地区土层中成孔较为理想，其不仅适用于工程围护结构的施工，同时可以作为工程桩的理想桩基施工机械。

　　旋挖桩技术被誉为“绿色施工工艺”，在我国有很好的发展前景，进口产品正大量涌入我国市场，而我国同类产品的开发尚处于初始阶段，未来几年将处于急速发展的上升和成熟时期。今天，我国正处在一个大发展时期，各种工程建设急需大量的建设机械，特别是公路桥梁、铁路、水利、城市发展，需要大量的桩工机械设备，从其发展的速度来看，旋挖钻机的市场需求量还是比较大的。在苏州，旋挖桩的应用处于萌芽阶段，只在一些大型的工程(如地铁)施工中使用过，可供参考的施工经验较少。但是随着苏州及周边城市建设规模的不断扩大，大型地下工程必然越来越多，旋挖桩施工工艺必将具有非常广阔的前景。

　　2010年底永宁采油厂完成定向斜井5000余口，特别是在双河作业区全部采用定向丛式井组开发，基本上分三种形式。

　　定向井井眼轨迹多种多样，如还有直井段-增斜段-缓降斜段，直井段-增斜段-短稳斜段等。在本作业区应用最多的定向井井眼轨迹就是以上三种形式；其中，用的最多的为图3（直-增-稳），通过十几年的钻井及采油实践证明，无论从定向井钻井、井下安全及后期采油工艺等方面考虑，直-增-稳定向轨迹最为优越。

　　根据双河油田5000余口定向井统计，其中直-增轨迹的有500余口占10%，直-增-稳轨迹3500余口占66.6%，直-增-降轨迹的有1000余口占23.4%。

　　井眼轨迹为双扭曲线的定向斜井，对油井后期作业采油速率及采油管柱和抽油杆的受力、磨损、断脱等将产生重大影响，给采油工作带来很大困难。

　　从井眼控制难度上看，双扭曲线井眼轨迹控制较容易，通过降斜调节余地大易中靶。因此井眼控制技术要求低；从井下安全考虑此类轨迹容易造成井下事故（例如起下钻遇阻、测井遇卡，易形成键槽卡钻、粘卡等），这是因为双扭曲线的曲率中心分别在井眼曲线两侧，出现两个拐点，狗腿度较大井眼轨迹较差。

　　直-增抛物线类井眼轨迹控制难度较大，但井眼轨迹好，起下钻遇阻较小，且由于直-增轨迹在整个钻井过程中钻压一直较大，因而机械钻速较高、钻头磨损较快、起下钻较多、钻井建井周期过长，成本较高（1600米井深钻井周期约为16-18天）。

　　从提高钻井速度降低建井周期，提高钻井效益，保护油层来看，经过十几年的科学试验及总结，双河油田合理确定造斜点到造斜段井斜角与自然方位漂移，由后来在直罗底砂岩段造斜提高到洛河组底部，而且对井径扩大率井段得到控制，也解决了测井遇阻难题，实现了直井段、造斜段、增斜段、稳斜段至完井四段，用一只半钻头，起下钻3次，平均1600-1700米井深建井周期提高到9-10天。

　　从起下钻摩阻看，理论和实践证明最理想的井眼剖面是直-增型，其次是直-增-稳型；起钻摩阻最大的是直-增-降型。一口好的定向井井眼轨迹曲线的选择要受多种因素影响。如造斜点、水平位移、靶心距、地层物性及轨迹控制难易程度，但前提要满足采油工艺对定向井所有一些列要求。

　　因此从钻井工艺上考虑，采用直-增-稳型井眼轨迹曲线，也有大量时间证明技术成熟、钻井周期短、钻井成本较低、效果显著；所以在油田开发大量推广直-增-稳型井眼轨迹。

　　①通过大量的研究，直-增-稳井眼轨迹曲线对起下钻具及生产管柱摩阻力最小、下套管、下油管在空间弯曲的形状显然与井眼轨迹是十分接近的，所以直-增-稳的井眼轨迹对油管、油杆运动摩阻力也是最小。

　　②直-增-降井眼轨迹剖面形成两个曲率中心在不同的一侧的曲线组成，造成狗腿度较大，使油管、油杆摩阻力加大，造成油管磨穿，油杆易发生断脱等事故。

　　③双河油田所属特底渗透油田，其特点就是供液不充分，径向渗透率低及渗透速度慢，通常采用措施就是加深泵挂，有序采油（如加深泵挂就是加大产层与井筒的压差，以提高产量）。这也说明采用直-增-降井眼轨迹剖面对中后期加深泵挂采油工艺技术，带来很大不利。

　　这个问题长庆油田通过室内模拟试验和现场统计资料所证明，泵挂处在井斜角越大，泵效越低，主要原因是深井泵固定阀延滞关闭造成。

　　从表1看出定向斜井泵效低于整个区块平均泵效，检泵周期低于全区平均检泵周期；更低于直井泵效，检泵周期也更低于直井检泵周期。所以得出泵挂处的井斜越大其泵效越低，说明井斜角也是影响泵效的重要因素之一。室内试验，当泵效轴倾角小于25°对泵效影响不大，超过25°时则影响泵效。井眼进入产层的井斜角越大油层产量越高，而深井泵的泵效则反而越低，井斜角超过25°则泵效将降低。以上矛盾科通过以下措施解决。

　　一是将井眼轨迹的井斜角的增量大的部分集中在接近产层位置使泵挂能够长期工作在井斜角绝对值不大的井段。

　　此文从钻井工艺、采油工艺两方面讨论了定向斜井井眼轨迹曲线对钻井速度与管柱摩阻及泵效的影响问题。得出以下结论及认识：

　　结论一、进入目的井斜角越大，则产油量高；但井斜越大泵效越低。双河地区进入目的层井斜控制在30°-40°。加大井眼产层的井斜角，是增加单井产量的重要方法之一；因此采用直-增-稳剖面轨迹。

　　结论二、为提高泵效把井斜最大段控制在泵挂之下或加油杆油管扶正器提高泵效。

　　结论三、从减少抽油杆的摩阻力、防止断脱，大斜度进入油层，给泵挂段提供较小井斜段提高泵效，最优的井眼剖面轨迹为直-增-稳剖面。

　　结论四、加大井眼产层的井斜角，是增加单井产量的重要方法之一；因此采用直-增-稳剖面轨迹。

　　某区处于韩汕三角洲南部沉积区域。沉积物岩性为淤泥、粘土、砂砾，工程地质条件较差。由于地基易产生不均匀沉降，采用浅基础方法往往无法满足建筑要求。同时，该地区是八度抗震设防区，桩基的应用较为普通。在该区南沿海平原和山地交接处，由于第四系地层是有很多孤石，不宜采用预制桩，钻（冲）孔灌注桩成为首选的基础形式。本文结合几个工程实例，探讨在软土孤石地基中桩基施工工艺问题。

　　该区地层主要分为覆盖层和基岩。覆盖层均为第四系沉积物，一般由上至下为淤泥层、砂土层和残积土层。基岩为燕山期花岗岩。南区沿海平原和山地交接处的地基土分布犹如埋在地下的“古陵”，基岩起伏大，孤石和球状体数量很多，给钻（冲）孔桩施工带来很大的障碍。

　　孤石有2种情况：一种是花岗岩块经搬运后直接堆置在第四系土层上；孤石埋置有深有浅，浅者10m以内，深者20m以外，最大厚度达7m，部分桩孔位置有多层孤石。另一种是花岗岩经球状风化后，残留硬块在原位置于残积土或强风化岩石上。针对不同的孤石情况，施工时采取了不同工艺。

　　工程A：地下水位-0.60～-1.80m，场区的粉质粘土、残积层及淤泥层顶端常见孤石。大部分孤石处于-5～-8m。冲孔遇探头石时非常容易打斜。为使桩孔垂直，投入了大量石块，但石块往往被挤向软土一侧，使纠偏难以秦效。而另一些孤石属中、微风化岩，正对孔位。部分桩连续10小时冲孔均无进尺。

　　这种情况建议先进行人工挖孔，处理孤石（和探头石）后，再继续冲击成孔。施工流程图见图1。经勘探分析，一般挖土深度10m，土和地下水对壁的最大侧压力P=142KNm-2，计算护壁厚度14mm，按规范取值为100mm，选用护壁外径D=1.2m，C20砼

　　挖土时，在桩孔内先挖集水井排水，每节挖土深度800～1000mm，并随即浇注砼护壁。挖至孤石面后，抽干泥浆，用风镐支解凿除孤石或修平石面以便下一步冲孔。采用人工挖孔法处理浅层孤石，效率提高了许多。

　　工程B：地下水位-1.0m，采用钻（冲）孔灌注桩，在桩基基中有2个难点；一是第②层淤泥层，wk=88.1%，ILK=1.54～2.24， э（1-2）=2.1～2.7Mpa-1，呈现出含水量高、压缩性大，塑性差，力学强度低的性质，施工时易产生缩颈或坍塌。一是孤石、球状风化物异常发育，致密坚硬，难以穿过，且容易误判为桩端持力层。

　　因为岩石软硬悬殊及孤石、探头石的存在，经常出现跳转和斜孔，大大增加了修孔、换钻头的工作量，影响成孔速度。论文参考。如01#桩1000，桩长30.9m，成孔总用时40天，灌注砼充盈系数达2.6。成孔过程遇3层孤石厚达10m。后来采用爆破技术，改装桩机等措旗来解决以上问题。

　　2.2.1采用爆破技术：通过对孤石密集区进行施工超前钻揭示，约200根桩将遇到孤石和球状体，厚度3～15m。从前期施工反映，单纯的钻、冲孔施工效率极低，无法有效穿越孤石和球状体。经借鉴桥梁桩基的施工经验，并考虑本工程桩距较大的情况，大胆采用爆破技术。通过爆破产生的瞬间能量震裂孤石，从而提高了冲孔效率。未经爆破的孤石和球状体，进尺约40～100mmh-1，爆破后，进尺可提高1～2倍，达到100～200mmh-1，多者300～500mmh-1。

　　具体操作是：1）先进行施工超前钻，采用小型钻机XY1，孔径75，91mm。探明孤石位置。2）将乳化炸药（防水炸药）装入2英寸的塑料管中，放入小钻孔。用药量，按不同桩径和孤石情况，钻1～3个炮眼，每个炮眼在孤石范围0.5kg.m-1，普通土层位置填入中砂。论文参考。3）点燃激光导火线，雷管引爆，均为一次爆破。起爆时，地面有明显震感，可喷出2m多高的泥浆。为避免对相邻桩产生影响，控制对15m范围内的桩，成桩须问隔3天以上，才可施爆。

　　处理探头石既费时又费料，一般先回填片石纠偏，如果纠偏无效，就只能在桩孔外钻孔对探头石进行爆破，进尺50mmh-1。

　　2.2.2改装桩机：施工中期，利用回转钻机的底座，支架体系，加装卷扬机，把回转钻机改装成冲钻结合的两用机。在软土用回旋钻进，遇孤石换成冲击钻头。论文参考。这样处理，增加了机械的利用率，减少了移机，换钻头的人工，机械耗费。

　　3.1人工挖孔法因其造价低、工艺简单，应用相当广泛，如工程A，虽然主要施工方法是冲击成孔，但浅层孤石采用人工挖孔处理，有效地清除了孤石障碍，可以在其他工程推广应用。人工挖孔的技术关键在于确保进孔操作者的人身安全，因而对付深层孤石时不可采用。如某工程，在50多米的深度遇孤石，虽然施工打了钢护筒，并加了内三角支撑，但仍翻砂，安全无法保证。

　　3.2实践证明，利用爆破技术预碎孤石、岩石的方法是有效的。当其他方法无效时更显其作用。爆破技术在桥梁桩基工程中已大量使用，在民用建筑物桩基施工中使用较少，便基本原理相同。主要问题是工用建筑物一般基桩间距较小，如果每桩单独处理，会对邻桩产生影响。且难以控制用药量。建议对于大范围的孤石群统一进行处理。如工程B，第桩单独处理，爆破发现少数相邻桩被连通，即本桩在浇灌砼时，邻近正在成孔的桩会冒浆，浆液起初为泥浆，后为水泥浆。另外，桩的充盈系数普遍较大（有些是因为遇探石偏位扩孔）一般为1.6～2.2，最大达到5.2.

　　4.1钻(冲)孔灌注桩被广泛应用于各类工程,尤其是大直径桩,已成为高层建筑、大型桥梁、港口码头等结构物的主要基础形式。本文中所列举的几个工程实例，在软土地基遇孤石时，钻（冲）孔桩更为首选。

　　4.2针对不同地质重要条件，采用多种施工工艺，能有效地解决问题。如钻孔、冲孔相结合，冲孔和人工挖孔配合使用，适当采用爆破技术等。

　　4.3如遇孤石钻进难度较大，需以孤石作为持力层时，必须探明孤石的具体情况，并结合有关试验及计算数据予以抉择。

　　4.4现代桩基技术的进步离不开对机械设备能力和工艺的不断革新。希望随着工程问题的不断解决，能不断积累经验，革新工艺，改进和提高机械设备能力。

　　［1］桩基工程手册编写委员会.桩基工程手册.北京：中国建筑工业出版社，1995.

　　我国很多油田已开发四十多年，油井套管严重腐蚀，造成套管变形、错断、管外窜漏、井内结构遇卡、出砂严重，油水井报废率高达70%以上。

　　由于复杂井、维修难度大，常规小修工艺技术达不到修复利用的目的。研究制定此类井切实可行、经济有效的修复利用工艺技术意义重大，采用动力水龙头、管内外挤封、打捞等工艺技术，达到恢复复杂井产能、窜漏治理实现环保的目的。

　　油井套管在热油溶蜡高温作用下发生伸缩变化，引起套管变形，损坏水泥与套管粘结，降低管外封堵能力，导致管外窜漏。

　　由于大修作业费用高，很多复杂井因低产无法实施大修。而小修作业又达不到工艺技术标准，无法完成修复作业。因此，采用小修动用钻杆、钻具，动力采用动力水龙头的修复作业定义为中修。

　　③原井内有机具，通过解封、找漏、注灰塞、挤封，钻灰塞、通井、下结构完井，恢复生产井；

　　④原井结构遇卡，通过采用钻杆倒扣解卡、找漏、注灰塞、挤封，钻灰塞、修套、打捞或管外钻孔挤封、通井、下结构完井，恢复生产井；

　　1）解卡打捞：在修井作业中，原始管柱遇卡拔不动是井况复杂的主要原因之一。能否解卡提出原始管柱是复杂井能否修复的重要工序。因此，中修作业确定为：①作业车必须选择能够承载Φ62mm油管抗拉强度以上的作业机；②解卡接近Φ62mm油管抗拉强度解不了卡，必须更换钻杆解卡。钻杆解卡超过Φ62mm油管抗拉强度时，采用倒扣解卡；③找漏时采用皮碗封隔器或测试仪器，漏失点误差不得超过5米；④为保护油层，根据找漏点，必须采用注悬空塞或填砂方式。

　　2）钻具采用N80-Φ62mm外加厚油管带钻头或Φ73mm钻杆带钻头。利用动力水龙头带动钻杆钻头钻灰塞、修理套管变形和破裂处，并能管外钻孔。

　　经过比对研究，根据现场井况和设备条件，选取了五种方式。选择封漏方式标准如下表：

　　使用一般固井水泥强度低，封堵时易被外溢量稀释，封堵效果差。采用高强度堵剂或D级加砂水泥，强度高而且耐高温。

　　高强度堵剂性能：是以油井水泥、优质搬土为主要原料加以多种添加剂混合而成的一种封堵剂。它通过不同井的漏失外溢情况，添加不同的添加剂调和成不同强度，适用于不同井温、不同井深、不同凝固时间的堵剂。

　　加砂水泥性能：低温高压、水灰比小、可泵性好、稠化时间短、早期强度高、体积不收缩、水泥浆水侵后，体积稳定性好、胶结强度符合标准、被加重后不影响灰浆体流动性能、高温300℃下水泥后的强度不衰退。

　　为确保修复治理方案的顺利实施并达到预期目标，根据我厂实际，制定了以下实施原则：

　　三、 地质工程技术人员共同会审，对每一口井量身编制修井工艺方案，施工中达不到方案要求时，由工程技术人员共同修订方案，确保修复成功。

　　按照上述原则，根据费用情况，不同油田实施方案安排了一 定工作量的复杂井修复和窜漏井治理任务。

　　1）复杂井修复、管外窜漏治理，可有效延长油水井的生命，恢复停产井点的生产能力，完善局部区域注采井网，对油田稳产起到积极作用；

　　2）复杂井修复、管外窜漏治理，可以从根本上解决油田生产安全隐患和环境污染问题；

　　3）小修作业使用动力水龙头、钻杆、管内注底灰塞、管外钻孔、管内外挤封、修套、解卡打捞等修井工艺技术，中修能够在一定程度上解决报废井修复利用问题。

　　1.修复后的油井，有条件的可转抽生产；不出的油井，采用下封隔器保护油层以上套管后，实施挤液破堵，解除地层污染，增加产量。

　　3.加强对抽油井化学清防蜡工艺研究，减少热化法熔蜡井数和频率，降低套管损坏几率。

　　事实上，钻削加工是切削工艺中条件较为恶劣的一种方法，而加工过程中，将其运用到钻削微小孔的工件中，特别是汽车零部件的喷油嘴微小孔时，由于微小的麻花钻在构造上存在着缺陷，它集中了很多几乎全部的钻削过程中的难点，而且使得切削条件更加的恶劣，这也会加剧加工中的质量，在机械制造领域中它是需要深入研究和突破的技术上的难题。

　　在力学模型的角度上，钻夹头上的微小孔钻头可以将其近似于圆柱悬臂梁。由于孔径减少而其与钻孔长度的比例被增加，因此，钻头的刚度在这样的形势下会被下降。开始钻削之后，钻头尖的部分容易在施工中产生钻头弯曲或者偏移的现象，这将会严重影响到孔钻入的定位，以及孔径尺寸和其加工形状的精度。因此，为了缓解上述钻头刚度上存在的不足，微小孔头中钻芯的厚度需要被加大，当它的直径超过了1mm那么钻芯厚度和钻头直径两者之间的的比例会低于0.2，微小钻头所需要的的钻芯厚度或保持在0.3与0.4的水平之间。一般的，如果钻芯的厚度以及横刃的宽度都较大，在钻削条件较为恶劣的情况下，将会破坏入钻时的位置定位，使得游动的情况变得更加的严重。

　　钻削过程中横刃在副前角的切削状态中，而横刃的的宽度越大，它的切削抗力便会越高，钻头的负荷会因此被加重。钻头螺旋槽的主要功能是为了导入切削液以及其他的排屑和容屑，但是如果存在螺旋槽较浅的情况，那么其可以容屑的能力就会表现的比较差，之后会造成排屑的困难，使得加工好的表面和切屑之间的刮擦现象加重，会影响到表面的加工质量，造成切屑堵塞的情况。这种状况下切削液便无法被注入到切屑的区域，将会导致冷却的效果降低。 出口毛刺现象与轴向的切削力量有较大的关系，而这种力量主要是来源于横刃，横刃的宽度越大，那么产生的轴向钻削力就会提升，产生的出口毛刺现象便会加剧。

　　麻花钻头的结构形状较为复杂，切削中的导向部分可以适当的减轻导向部分中与孔壁之间造成的摩擦。在加工过程中我们使用的标准麻花钻在这部分的棱边较为狭窄，从外圆向尾部形成了倒锥的现象，因此产生的副后刃面会比较狭窄以及副偏刃角会大于0°。这种钻头的在实际的应用中较为广泛，可以用于提高在加工中的刚度和强度等【1】。一般钻头如果没有棱边以及倒锥，那么其在钻削过程中便很容易发生导向部分和孔壁的摩擦，并且越来越严重。

　　关于高速钻削的理论是在1931年德国的物理学家Carl J.Salomon所提出的一项理论。在这项理论中提到，常规的切削范围中，切削中产生的速度提高会导致切削温度被抬升，但是当切削的速度保持在一定的数值时，他的温度会降低，并且切削时所用的速度跟需要加工的材料种类有较大的关系。因此，这项理论也给我们较大的启示，如果用刀具在高速区用高速的切削，那么其温度会大幅度降低，并且可以大大的提高我们的加工效率。

　　根据现有的金属切削理论，钻削速度产生的钻削力的变化是小于进给量产生的钻削力的。如果将进给速度保持不变，将钻削的速度提高那么将会降低钻削的扭矩以及其轴向的进给力，从而缓解微小钻头的负荷，降低钻头在使用中被折断的可能性。一般高速钻削产生的主轴的转速可以保持在超过10000rm/in的水平。在转子动力学理论的指导下，我们知道，当主轴的转动速度高于其固有角频率的时候，会相应的增加主轴旋转的稳定度，这样可以产生自动对心的作用，能相应的增加入钻的精度【2】。在1980年代初，日本的一些公司有研制出较高速的告微小加工机床以及数控微小孔加工机床，其中前者主轴速超过180000rm/in，而后者主轴转速可以保持在120000rm/in以及20000rm/in之间水平。来自美国的National Jet公司宣布已经研发出可以达到40000rm/in的主轴转速的微小孔钻削主轴。在国内，河北机床厂也开始与北京理工大学进行合作，也成功研制出达到80000rim/轴转速的微小孔高速钻削机床，这项研发也在生产中得到了较广泛的应用。在钻削印刷的电路板中，如果条件合适，一般都会采用高速的钻削工艺。不过由于这种钻削工艺对主轴有较高的要求，因此国内外还是会选择进度较高频的主轴电机或者满轮驱动自己空气惊讶轴承的主轴。为了防止振动，高速钻削是不能被应用在以机械传动的主轴中。

　　振动钻削的工艺是建立在目前的切削理论以及振动理论上的较为新兴的钻削方法，这也是振动切削的一种。这种方法与普通的钻削方式的区别在于其整栋装置可以让钻头和工间两者之间产生可控范围中的相对运动【3】。一般的振动方式大概有三种，一种是轴向整栋，还有扭转振动以及复合振动。轴向的振动方式在工艺中较容易被实现，产生的效果也较为明显，是主要的振动方式。这三种振动方式的振动频率可以在数百赫兹之间，因此我们也会将之称为低频的振动钻削。

　　振动钻削是对传统钻削方式的一种新颖的方法，它改变了原始的钻削工艺的连续钻削的过程，而是转变成一种脉冲式的断续钻削的方式。如果主切削刃和工件并不分离，那么这之间的切削速度以及所产生的方向等数据都会产生周期变化。相反，如果两者是分离状态的，那么其切削的过程会变成断续的切削形式。因此，在振动的参数、主轴转速等都在合理的范围内时，可以很好的帮助对钻入位置的定位，并且可以减少所产生的毛刺，降低切削的温度，大大的延长钻头的寿命。这种工艺也深受国内外学者的关注。

　　这种方式是运用中心钻以及具有长短差异的钻头在不同的位置上钻削同一个孔的一种方法。工艺加工过程中，会先用中心孔来钻出所需要孔的位置，然后用配有较短的螺旋刃的钻头钻到大概二分之一的孔深中，最后选用较长刃沟的钻头加深所需要的深度，以此可以硌映ぷ晖返氖倜并且还能保持中孔位的精度。目前这种多方位的钻削方式被大量的应用到实际的加工过程中，国外一般对喷油嘴的加工都会采用这种方式。在瑞士也有公司研制户喷孔在CNC3的微小孔钻床。

　　微小孔的钻削技术由于条件不同，因此采用的钻削方式也不同，并且在实践过程中也会采用较多的加工方法并投入生产。但是目前关于钻削方式的研究仍然还有很多问题，比如钻头在形状、尺寸等上面的偏差都很容易导致工艺的不精。另外，在出口处的毛刺问题上，目前国内外都还没有较为理想的方式来解决，特别是在内燃机的燃料喷嘴上，也在这部分除去小孔出口的毛刺，在操作过程中是非常困难的，而制造商针对这种问题也只能在钻孔被加工完成后，用电解磨削的方式来将其周围的毛刺去掉，如果不做好处理将会影响到喷嘴的喷射效果。为了将钻削技术进行更细化的研究，笔者认为需要将这种工艺进行更加广泛的应用，深入了解其运作的激励，研究新材料在微小孔钻削中的应用，将会对今后的钻削工艺的进步有较大的帮助。

　　[1]张鹏，李仙昊，张德远. 实用化振动切削技术――微小孔振动钻削工艺及装备[J]. 新技术新工艺，2007，01：33-34+2.

　　水泥搅拌桩是软土地基处理中常用的处理方法。该技术因其锚固效果较好，施工快速，造价低，噪音小，对相邻建筑物无不利影响，在软弱地基加固中具有广阔的发展前景。水泥搅拌桩大多应用于提高地基承载力、降低地基沉降的工程中，对提高边坡稳定性、防止边坡产生失稳的工程，使用搅拌桩加固的成功案例较为少见。究其原因，水泥搅拌桩搅拌不易均匀、桩体抗剪能力差等方面的缺陷是导致其在该方面不能得到推广运用的主要原因。为克服水泥搅拌桩的缺点，杨林船闸工程下游引航道斜坡式护岸设计针对该区域淤泥质土的地质特点，采用了双向水泥搅拌桩对边坡土性进行改良固坡。双向水泥搅拌桩设计桩径为φ700mm，设计桩身强度标准值1.2MPa，28d强度不小于设计值的70%。（见图1）

　　为保证工程质量，2013年7月现场进行了双向水泥搅拌桩工艺性试验和成桩质量检测，检测结果表明桩身水泥含量均匀性差，桩身强度差别大，不能满足设计要求。为此，在分析原因基础上，提出了采用四搅三喷的双向搅拌桩施工新工艺。重点控制单桩水泥用量、成桩深度、搅拌工艺和均匀性。通过对各工序的细化和严格控制，确保水泥用量和成桩工艺的可控性，用改进的工艺进行现场试验和推广应用，取得了良好的效果。

　　杨林船闸工程双向水泥搅拌桩施工采用“四搅三喷”的施工工艺，并暂定了钻进、提升速度，单桩成桩时间等工艺参数，水泥用量按设计20%掺入比执行。其代表性参数详见表1（各机组相应参数略有不同，根据不同机械的参数分别测试挂牌上机）：

　　在施工准备阶段，施工设备进场后需根据不同设备的特点对上述工艺参数重新进行标定核准，针对每台机组进场完成组装、强制检定后由施工单位对钻进提升速度、和灰浆泵泵速进行量测，所测得数值作为工艺标准参数予以固定。同时根据各段落不同设计桩长需重新计算确定单桩成桩时间、单桩水泥浆用量及每盘浆液配合比。

　　搅拌桩施工设备计量系统主要用于控制浆液配比、水泥浆用量及桩长。配置的计量装置主要为深度计、全自动制浆机、浆液计量筒。

　　水泥浆液配比拌制准确性由自动制浆机称量系统确定。单桩水泥浆液按3盘（部分制浆机为1.5盘）拌制，浆液比重为1.76±0.02。每拌制一盘浆液所称重水泥及水均自动打印，用以核查配比及统计水泥用量。

　　单桩水泥浆液用量以喷浆时钻速与灰浆泵泵速匹配性确定。施工前先根据实测的钻进提升速度（约0.95m/min）与水泥浆用量（115.2L/min）计算所需的灰浆泵泵速，即灰浆泵泵速=每延米用浆量（115.2 L/m）×钻进（提升）平均速度（0.95m/min）/3=36.5L/min。

　　针对每台钻机采用“一桩一桶浆”来控制水泥用量。新制作φ1.6×1.2（m）钢制储浆桶（兼计量筒）1个，并按10cm间隔设置刻度，用于浆液计量。在储浆桶中放满已配置标准比重的浆液，使用灰浆泵抽送至前台钻机，同时测定单位时间内输送浆液量即为灰浆泵泵速，该泵速值需与计算泵速值（如36.5 L/min）保持一致。一经调整准确，该钻进提升速度及皮带盘尺寸即予固定，填写工艺参数表，施工过程中不得更换。待这根桩把该桶水泥浆施打完毕，再施工下一根桩（见图2）。

　　该工艺参数一经确定日常施工过程中喷浆量较为均匀恒定，水泥用量能得到有效保证。

　　根据设计文件规定，双向水泥搅拌桩水泥掺量为20%换算搅拌桩每延米水泥用量为：（0.7/2）2×π×1×1.70×0.2×1000=130.8kg/m，其中1.70为处理土层天然密度。所有水泥用量均按此参数为基准进行计算并控制。控制水泥用量方法主要如下：①施工设备进场时对自动拌浆系统进行检定，确保水泥及水称量的准确性。在施工过程中定期使用砝码进行自校，消除计量误差，保持自动计量准确。②浆液拌制过程中抽测水泥浆比重，若比重小于1.74则认为浆液不合格。③逐根测量单桩用浆量，测量方法采用下钻前储浆桶浆液盛满，至该桩喷浆结束后（3喷）测量储浆桶内剩余浆液高度并换算所用浆液体积，与理论单桩用浆量对比。若实际用浆量低于理论用量的95%则视为该桩水泥用量不足，现场督促施工方进行补充喷浆复搅。

　　因搅拌喷浆次数与水泥用量存在联动关系，搅拌喷浆次数不足不仅造成桩体拌合不均匀，同时也必然造成单桩水泥用量不足。针对搅拌工艺控制措施主要如下：①钻机钻进、提升过程中重点检查钻机档位，确保钻进、提升过程采用固定档位（3档），从单桩施工开始至施工结束始终不予换挡。使用该方法保证钻进、提升速度均匀，并与事先确定的钻速值保持一致。②必须时刻观察每根桩钻进深度及搅拌次数。确保桩长达到设计要求，搅拌喷浆次数满足“四搅三喷”的工艺要求。钻进深度需按照作业面高程及设计桩底高程推算，并在机架设立明显标志。现场通过查看钻进到底时是否已达到深度标志处或通过检查深度计显示数据进行控制。

　　通过检查若发现施工人员私自换挡、未复搅、或钻进深度不足的应立即要求原桩位返工，若再次出现，责令施工单位将该机组清场。

　　根据双向水泥搅拌桩设计文件的技术要求，在对检验批质量检验的基础上对水泥搅拌桩按照小批量细分，分批判定水泥搅拌桩的合格与否。对水泥搅拌桩按照200～300根并结合段落划分作为一判定批量，经检验该批量内桩基全数合格判定为合格；如该批量内检测有不合格桩则进行双倍复检，若复检全部合格则判定该批桩为合格，若复检仍有不合格桩，则判定该批桩为不合格，全数返工（见图3）。

　　杨林船闸为三级船闸，设计最大船舶等级为1000吨，采用双向水泥搅拌桩处理上、下游引航道软弱地基及加固下游斜坡式护岸。岩土工程勘察报告提供的该场地，主要加固的土层为1-2（Q4al） 淤泥质粘土（层顶面埋深1.2～4.3m，一般厚度16.0～19.9m）和1-2b（Q4al）淤泥（层厚1.5～9.0m）。固化剂选用强度等级为42.5级的普通硅酸盐水泥，水灰比为0.55。

　　双向水泥搅拌桩实际施工中按照以上对各工序的细化和严格控制，桩体实测质量情况良好，完全满足规范和设计要求。截至2013年底双向水泥搅拌桩已经施工10万延米，现场已检测37根，取芯率、桩身无侧限抗压强度等指标合格率100%（见表2）。

　　双向水泥搅拌桩施工质量重点控制单桩水泥用量、成桩深度、搅拌工艺和均匀性。通过严格控制，可确保水泥用量和成桩的质量可控。

　　“四搅三喷”的施工工艺以及采用匀慢速钻进和提升，对水泥搅拌桩桩身均匀性及抗剪能力的提高有较好的效果。

　　喷浆时钻进速度与灰浆泵泵速同步配合以及采用“一桩一桶浆”来控制水泥用量等措施，可有效保证单桩水泥用量。

　　地热钻井是一项非常重要的特殊技术，它用于地热蒸气和地热水的钻井，是勘探和开采地热流体必须采用的手段之一。地热钻井的深度一般在1000米到3000米之间，大多数是在2000米左右，有少量的超过了3000米。随着时间的推移和科学技术的不断发展变化，地热钻井技术也在不断发展着。其中井身结构及套管结构、钻井工艺、完井工艺以及洗井工艺不断发展随着时间的变化逐渐表现出来。

　　地热市场的占领在于将石油钻井中先进成熟的工艺和相关的水文、地热等条件有机结合起来，并且充分引进各种现代的设备，选用优质的钻头和各种机械参数，提高钻井的工作效率，缩短建井周期。再加上引进现代科学的泥浆工艺，在地热钻井过程中，针对不同的地层，采取不同的科学泥浆配方，以达到平衡钻井的目的。从70年代至今，钻井工艺也历经了非常大的变化，其变化更好地适应了现代地热钻井的施工和完成。

　　70年代的地热井的完井工艺主要采用水井式的完井方式，对于水层采用笼式过滤管，入井后采用投填砾料的方式，止水则采用投泥球封隔止水的古老方法。而90年代之后，由于地热井完井工艺的不断发展和完善，采用水井完井方式的同时还结合了石油完井工艺，针对不同的水层采取不同的方法。如：包网缠丝滤水管、不包网缠丝滤水管完井、裸眼完井等方式都产生了非常好的效果。止水方式上改进了传统的止水方法及装置，改进为混合式装置，又根据地热井多为大段混合开采的特点，在水层顶部设置了伞状防塌装置，确保了水层的稳定和寿命。

　　传统的水井洗井方法就是反复地抽取和吸取。在地热井中则逐步引进了二氧化碳气举、酸化，高能气体压裂，压风机气举洗井以及活塞抽吸、高压喷射冲洗等方法，这些方法对于不同的地热井的施工都产生了良好的影响。

　　成井过程是地热井施工中最为重要的工序之一，由于不同的地热井所处的大地构造背景和热储层岩性不同，因此需要采用不同的成井方法来实现工程的顺利完成。就目前国内相对比较成熟完善的成井方法而言，先期完成法、后期完成法、裸眼完成法、筛管完成法和射孔完成法这几种成井方法是比较具有代表性的。

　　先期完成法适用于井比较深、上部地层比较复杂的地热井，它是在钻井中采用分别排除的方法的一种钻井工艺，完井工艺较为安全。

　　先期完成法是在钻达到目的层的顶部时，先下入技术套管来固定井壁，再用小尺寸的钻头钻至井深。下技术套管是为了能够封固住非采水段的井壁，隔绝深浅地层水以及满足下部施工的需要。

　　先期完成法的缺点在上文中也显而易见了，它实施起来较为麻烦，因此造成工期较长，投入相对较大。

　　后期完成法能够根据钻孔的资料自由地选择取水井段，而且其钻井的工期较短，投入相对较小。

　　后期完成法和先期完成法的区别在于，它在钻达到目的层的顶部时，先不下技术套管，而是用原有尺寸的小钻头钻至完钻井深，再根据各项资料的显示进一步下入技套或者其他工具来固定井壁。

　　后期完成法同样具有一些缺点，由其钻井过程可看出，它对钻井的技术要求非常高，而且完井下管和固定井壁的工艺也是相当的复杂。

　　裸眼完成法一般适用于井壁比较稳定的地区，比如火成岩类的裂隙型热储层等。它采用的是不下井管的方法，相较于其他需要下井管的方法而言，裸眼完成法的优点在于其出水口的截面积较大、出水量较大、阻力较小并且不易发生堵塞事故以及投资较少等。但是这种方法却不适用与砂泥浆剖面的地热井，因此不得不说此为一大遗憾。

　　筛管完成法一般适用于砂泥岩剖面等沉积型的地层。它采用的是在取水段下入筛管的完井方法，此种方法若辅以填沙工艺即可起到防塌和防砂的作用，其优点不言而喻，即较为简单且安全。

　　射孔完成法是一种较为特殊的完井方法，它主要是针对水量不足而未取水层段进行取孔以弥补缺点，或者不下滤水管直接在取水段射孔取水。射孔完成法无疑是在施工过程中出现上述两种或者以上的问题时及时采取的一种完井方法。由此我们可以看出完井方法的多样性以及其技术的成熟和完备。

　　【结语】成井方法的多样也在暗示着地形构造的多样性，只有掌握住每一种成井方法的优缺点，才能够熟练而不失稳重地把不同地形构造的地热井安全有效地完成，以保障地热井开发过程中必要的人身和设施安全。

　　每个地区的地形和地层构造都存在着多多少少的不同，针对不同的地层构造采取不同的完井方法是地热钻井的重要原则。热能不断地被发掘并且快速地发展，引发地热井开采的同时，需要不断改进和完善完井技术，从而推进地热井的安全有效开发和使用，造福于其他人，同样也造福于自己。

　　[1]孔令珍、张新福、王荣生、张宁.地热井成井技术研究[J].地下水.2011年3月（33）、

　　[2]李砚智、张长茂.河北省地热钻井技术及成井工艺[C].中国地热能：成就与展望――李四光倡导中国地热能开发利用40周年纪念大会暨中国地热发展研讨会论文集.2010年10月、

　　以上文章内容均来源于本站老师原创或网友上传，不代表本站观点，与本站立场无关，仅供学习和参考。本站不是任何杂志的官方网站，直投稿件和出版请联系出版社。米博体育 米博平台米博体育 米博平台