皖北矿业朱集西矿矸石井钻井法QC小组

1、大直径深井一级全断面钻进质量控制钻井工程处朱集西矿矸石井项目部QC小组一、工程概况表1 工程程概况表序号项 目内 容1工程名称朱集西煤矿矸石石井钻井井筒筒工程2工程地点安徽省淮南市潘潘集区贺疃乡乡3建设单位皖北煤电集团 4设计单位中煤国际工程集集团南京设计计研究院矿山山设计院5监理单位安徽华夏建设监监理公司 6施工单位中煤矿山建设集集团有限责任任公司7资质等级特级8工程量545m9工程造价5470万元10质量目标创建煤炭行业优优质工程、“太阳杯”工程。11工程特点1、本工程为钻钻井与注浆平平行作业。2、粘土层多，且且多含粘性及及膨胀较强的的灰绿色粘土土，下部有密密实细砂层，较较板结。3、水文地

2、质条条件较复杂：根据井检孔孔地质报告，井井筒的水文地地质条件应为为较复杂型。4、井筒深，井井径大。制表人：郭厚财财 日期：2008年年11月1、地层特征1.1、新生界界松散层(QQ+N)含、隔隔水层情况：本区井筒检检查孔第四系系第三系上上统松散层厚厚度较大，矸矸石井厚4669.55mm，地层较稳稳定，由东南南向西北稍有有增厚趋势。其其岩性主要为为粘土、砂质质粘土、砂层层和少量砾石石层。根据本本次揭露的松松散层岩性特特征结合区内内地层对比，从从上至下可划划分四个含水水层（组）和和三个隔水层层（组）。1.1.1、第第一含水层（组组）（含）由地表向下底板板埋深34.45（检11）38.35m（检检2

3、）,平均均厚36.446m。该组组地层主要由由23层褐褐黄色粉、细细砂层及黄色色浅灰绿色粘粘土组成，其其中砂层厚22.25116.10mm，平均厚110.11mm，属潜水弱承压水，主主要补给来源源为大气降水水，其次为河河床的侧向补补给，该层富富水性较好，附附近居民均做做为生活用水水。据邻近矿矿区资料，水水质为HCOO3-CaMg和HCCO3-CaMgNa型水。矿矿化度0.22880.437g/L，总硬度度为12.77418.49德国度度。1.1.2、第第一隔水层（组组）（隔）底板埋深85.00（检11）87.25m（检检3）,层厚厚47.25551.550m，平均均厚49.661m。其中中粘土

4、类均厚厚42.266m，主要由由褐黄、浅灰灰黄、灰绿等等杂色粘土、砂砂质粘土组成成，间夹薄层层粉、细砂层层。该层段粘粘土厚度较大大，可塑性较较好，能起到到较好的隔水水作用。1.1.3、第第二含水层（组组）（含）底板埋深1266.10（检检4）1229.90mm（检2）,层厚39.65444.80m，平平均厚42.61m。其其中砂层均厚厚达37.000m，主要要以23层层黄色、褐黄黄色、浅灰绿绿色中厚细砂砂层和薄层粘粘土组成，含含水层富水性性好，属承压压水，邻近生生产矿井为主主要供水水源源。1.1.4、第第二隔水层（组组）（隔）底板埋深1444.85（检检1）1447.00mm（检2）,层厚15

5、.05199.90m，平平均厚17.08m。其其中粘土类均均厚15.336m，主要要由黄色、浅浅灰绿砂质粘粘土夹粘土质质砂组成，可可塑性较好，具具有隔水作用用。1.1.5、第第三含水层（组组）（含）底板埋深3822.30（检检3）3884.45mm（检1）, 层厚2336.60239.660m，平均均厚237.59m,其其中含水层砂砂层类平均厚厚度146.60m,主主要以灰黄、灰灰绿色中厚厚层中、细细砂为主夹砂砂砾层与粘土土层，底部粘粘土、砂质粘粘土较发育，砂砂层富水性中中等较强。据据邻近矿区资资料，上部水水质稍好，为为ClHCO3-Na型水水,矿化度11.07g/L，下部水水质较差，为为Cl

6、-Naa型水,矿化化度2.266g/L。1.1.6、第第三隔水层（组组）（隔）底板埋深4655.50（检检1）4669.55mm（检4）,层厚81.05866.95m，平平均厚84.03m。其其中隔水层粘粘土类平均厚厚76.155m，主要由由灰黄、灰绿绿、棕红色中中厚层粘土土、砂质粘土土与钙质粘土土组成，间夹夹薄层中、细细砂，粘土厚厚度较大，可可塑性好，隔隔水性能好，从从而有效地阻阻止了上部含含水层与下部部含水层之间间的联系。1.2 、二迭迭系(P)上上石盒子组情情况：本区检检查孔穿过新新生界松散层层均见二迭系系上石盒子组组基岩风化带带，一般风化化深度35.00m左右右。1.2.1、强强风化带

7、 底板埋深4997.20（检检2）5003.00mm（检1）, 层厚288.35332.49mm，平均厚330.82mm。其岩性主主要由浅灰、灰灰黄，黄褐色色泥岩为主，局局部夹薄层细细砂岩，风化化裂隙及高角角度垂直裂隙隙较发育，具具有水蚀锈斑斑及方解石充充填现象，局局部岩石破碎碎。1.2.2、弱弱风化带底板埋深5033.74（检检3）5009.50mm（检1）, 层厚1.706.60m，平平均厚5.221m。岩性性主要以浅灰灰、青灰、灰灰黄色粉砂岩岩为主，具紫紫色杂斑，局局部含砂质与与泥质条带，见见水平层理与与波状层理，常常见较多水蚀蚀锈斑，岩石石较完整。1.3、地质分分析1.3.1、表表土段

8、表土层厚4699.55m，主主要由粘土和和细砂组成，占占井深的900 %；1.3.2基岩岩段钻井基岩段为552.45mm，主要是泥泥岩，占井深深的10%；岩石一般力力学指标统计计见表2。表2 岩石物理理力学性质指指标统计表(521.8m5545 m) 岩性分类层数累深m弹性模量105MPa抗压强度Mpa抗拉强度Mpa岩石坚硬程度岩体质量指标M值岩体质量分级泥岩420.20.2030.02.60软0.25中等（）粉砂岩12.30.3550.622.78半坚硬1.26良（）细砂岩220.4083.857.47坚硬2.51良（）制表人：郭厚财财 日期：2008年年11月粉砂岩岩石质量量中等，砂岩岩胶

9、结良好，坚坚硬致密，岩岩石抗压强度度高，稳定性性好，岩石质质量好；但局局部砂岩由于于受应力挤压压，岩芯破碎碎，岩石质量量较差，且为为含水层；浅浅部基岩风氧氧化带岩石质质量较差。二、小组简介钻井工程处朱集集西矿矸石井井项目部QCC小组成立于于2008年年11月266日，由现场场施工管理人人员组成。小小组成员均参参加了总公司司举办的QCC小组培训班班，通过认真真学习、交流流，提高了小小组成员的分分析问题、解解决问题的能能力。成员简简介见表3。表3 QCC小组概况一一览表小组名称钻井工程处朱集集西矿矸石井井项目部QCC活动小组课题名称大直径深井一级级全断面钻进进进度、质量量控制注册号课题类型现场型活

10、动时间2008.11120099.12QC小组成员简简介姓名性别学历职称职务组内分工蔡鑫男本科工程师处总工程师方案制定、QCC指导荣怀宇男专科工程师常务副经理组织、统筹刘健男专科助理工程师技术总工方案编制、组织织活动周丽明男专科助理工程师生产副经理施工管理付新鹏男本科助理工程师生产副经理施工管理郭厚财男专科助理工程师技术部长质量监督检查刘峰男本科助理工程师钻机队技术主管方案实施冯金亮男本科助理工程师班长方案实施刘刚男专科技术员班长方案实施陈亮男专科技术员资料员资料收集、整理理王瑞男专科技术员资料员资料收集、整理理QC教育情况本QC小组成员员均接受QCC教育50小小时以上，活活动出勤率为为98%

11、制表人：郭厚财财 日期：2008年年11月三、选题理由 一）、选题理由由 1、大直径深井井一级全断面面钻进施工在在国内尚属首首次，施工难难度极大，需需要积极攻关关，保证矿井井快速、安全全、优质的建建成。2、集团公司要要求：坚持精精品发展战略略，努力创建建精品工程。将将朱集西矿矸矸石井建成煤煤炭行业优质质工程。因此，我们QCC小组选择了了“大直径深深井一级全断断面钻进进度度、质量控制制”为课题进进行活动。二）、确定目标标和可行性分分析 1、1、大直径深井一级全断面钻进一次性成功，钻进深度不小于设计深度，不大于设计深度500，深度偏斜率不大于1。2、钻进施工过程中，安全、质量事故频数为零。3、确保

12、本工程井筒满足招标文件质量要求、工期要求和井巷工程优良质量标准。确定目标值确定目标值结论：根据公司以往类似工程的施工经验结论：根据公司以往类似工程的施工经验，QC小组成员团结协作，一致努力，相信在专家组的指导下，本次课题目标可以实现。确定目标值和可行性分析确定目标值和可行性分析有利因素：有利因素：1、公司对本工程很重视，在资金、技术、人员等方面给予大力支持，调动了小组积极性。2、项目部主要骨干具有丰富的钻井施工经验，从总公司及工程处抽调有经验的人员组成专家组常驻项目部，进行指导。可行性分析可行性分析不利因素：1、工期紧，质量要求高。2、不利因素：1、工期紧，质量要求高。2、本工程为钻井与注浆平

13、行作业。3、粘土层多，且多含粘性及膨胀较强的灰绿色粘土，下部有密实细砂层，较板结。4、水文地质条件较复杂：根据井检孔地质报告，井筒的水文地质条件应为较复杂型。图1 可行性目目标分析图制图：郭厚财 日日期：20008年11月月四、小组活动情情况（表4）表4 小组活动情情况小组类型：现场场型小组活动注册号号：本次活动时间：2008年年11月22009年112月小组活动次数：15活动阶段主 要 活 动动 内 容活动时间活动次数出席人次出勤率（%）P选定课题、现状状调查、原因因分析、制定定对策2008.11120088.1232996.7D根据实施计划、认认真实施2008.12220099.12109

14、898C根据实施结果，进进行综合分析析、确认效果果2009.122110100A巩固、总结与展展望2009.122110100小 计1514798制表人：郭厚财财 日期：2009年年12月一）、P（计划划）阶段1、现状调查11、工程难难点1）、工期紧，质质量要求高。2）、本工程为为钻井与注浆浆平行作业。3）、钻头直径径大，钻井深深，切割带宽宽，切割面积积大，其施工工在国内尚属属首次。4）、钻井偏斜斜率控制一次次到位，没有有扩孔纠偏，增增加钻进参数数控制技术难难点。5）、粘土层多多，且多含粘粘性及膨胀较较强的灰绿色色粘土，下部部有密实细砂砂层，较板结结。6）、水文地质质条件较复杂杂：根据井检检孔

15、地质报告告，井筒的水水文地质条件件应为较复杂杂型。12钻井设备备的现状情况况选用AD1300/10000竖井钻机，其其性能参数见见下表5表5 AAD130/1000型型动力头竖井井钻机主要技技术性能表 m ) 100013.0分级扩孔气举反循环31.66519.05112.3870006001000561制表人：郭厚财财 日期：2008年年11月图2 AD1330/10000竖井钻机机总图图3 AD1330/10000竖井钻机机该钻机是动力头头全液压驱动动钻机，是目目前国内钻孔孔能力最大的的竖井钻机，采用液压控制系统，在整个工作过程中与机械、电路系统共同完成钻机的一系统的动作。该液压系统功率1

16、100KW，最大扭矩600KNm，完全使用电控手柄进行操作，具有国内领先水平。该液压系统有如如下几个特点点：功率大，能根据据不同施工需需要，选择不不同的工况，对对电机功率也也可进行组合合，适应性强强。液压系统采用液液压控制的变变量泵，节约约能源。辅助系统采用负负载敏感多路路比例阀及负负载敏感泵，可可以实现同一一个油泵同时时供不同的压压力、流量的的负载工作而而互不干扰全部使用电控操操作手柄，操操作方便、可可靠。所有动作实现无无级调速。2、目标确定2.1、大直径径深井一级全全断面钻进一一次性成功，钻钻进深度不小小于设计深度度，不大于设设计深度5000，深度度偏斜率不大大于1。2.2、钻进施施工过程

17、中，安安全、质量事事故频数为零零。2.3、确保本本工程井筒满满足招标文件件质量要求、工工期要求和井井巷工程优良良质量标准。3、可行性分析析3.1、钻头选选型的适应性性分析7.7m钻头头是根据本工工程地质情况况及一级全断断面钻进要求求而设计的。该该钻头底部为为平底，一级级扩底角为=25度，二二级扩底角为为=35度。 图4 7.7m钻钻头该钻头有别其它它扩孔钻，其其二级扩底角角为=35度。因因此，刀具切切割下来的岩岩削快速集中中到吸收口附附近便于吸收收，避免重复复切割，增加加刀具破岩效效果，提高钻钻进速度。结论：7.77m钻头在性性能上基本满满足了本次施施工的需求。3.2寻找主要要问题项目部安排人

18、员员对一级全断断面钻进施工工现场进行监监督管理，做做到全程控制制把握，并做做好相关参数数记录，经过过小组成员的的分析讨论，针针对本次施工工难点和特点点，得出影响响施工质量和和进度总体评评价的问题主主要集中在以以下几方面：钻进参数的控制制； （2）泥泥浆参数的控控制；钻孔偏斜率的控控制； （4）钻钻孔深度的控控制； （5） 钻进中中掉物及断牙牙轮座的控制制 （6）机机具、设备人人员的控制；（7） 其他；表6 问题题发生频率表表顺序类别频数累计频数发生率（）累计率（）1钻进参数的控制制5514.314.32泥浆参数的控制制101528.642.93钻孔偏斜率的控控制1162.945.84钻孔深度的

19、控制制2185.751.55钻进中掉物及断断牙轮座的控控制14324091.56机具、设备人员员的控制2345.697.17其他1352.9100制表人：郭厚财财 日期：2009年年12月3.3因素分析析及寻找主要要原因 为此我们QCC小组根据讨讨论罗列出以以下8个因素素，经过小组组成员和有关关技术人员一一起研讨后，一一致认为“钻压的控制制”、“ 比重的控控制”、“ 失水量和和泥皮厚度控控制”需要我们严严格把关。其其他问题根据据以往的施工工经验都能解解决，所以都都不是要因。钻孔发生偏斜，牙轮座断裂发生频率高，泥包钻头钻孔发生偏斜，牙轮座断裂发生频率高，泥包钻头没有坚持减压钻进，钻压掌握不当，影

20、响工期钻压没有坚持减压钻进，钻压掌握不当，影响工期钻压钻进参数控制钻进参数控制转数过快使井帮受到严重冲刷，增加壁后充填量。产生扩径、井筒片帮或坍塌转数转数过快使井帮受到严重冲刷，增加壁后充填量。产生扩径、井筒片帮或坍塌转数泥浆冲洗量不足，井底冲洗效果不好洗井液冲洗量泥包钻头泥浆冲洗量不足，井底冲洗效果不好洗井液冲洗量泥包钻头 图4 钻钻进参数控制制系统图制图：郭厚财 日日期：20009年12月月比重高低影响沉淀效果比重比重高低影响沉淀效果比重泥浆参数控制泥浆参数控制流动性差，冲洗效果不好，造成泥包钻头粘度流动性差，冲洗效果不好，造成泥包钻头粘度失水量和泥皮厚度直接影响泥浆对整个井筒的护壁效果，

21、防止坍塌失水量和泥皮厚度失水量和泥皮厚度直接影响泥浆对整个井筒的护壁效果，防止坍塌失水量和泥皮厚度保证泥浆各项性能保证泥浆各项性能PH值影响沉淀效果，使泥皮变厚而松散含砂量影响沉淀效果，使泥皮变厚而松散含砂量 图5 泥泥浆参数控制制系统图制图：郭厚财 日日期：20009年12月月3.4、制订对对策根据找出的主要要原因，小组组成员结合具具体的情况进进行讨论，并并结合分析结结果认为只要要在实际施工工中重点把握握这三个方面面的因素，就就可以最大限限度地减少由由于客观条件件所导致的困困难，因此我我们制订了相相应的对策，具具体见对策表表：表7 对策表表序号要因项目对策目标措施负责人期限实施地点1钻压控制

22、不到位位现场旁站钻压的控制在33007000(KN)安排人员跟班观观察刘 峰刘 刚冯金亮整个井筒钻进工工程施工现场2比重控制不到位位检测方法泥浆比重控制在在1.141.2安排人员用泥浆浆比重仪每22小时测量一一次泥浆比重重刘 峰刘 刚冯金亮整个井筒钻进工工程施工现场3失水量和泥皮厚厚度控制不到到位检测方法失水量控制在11830，泥皮厚度控制在在1.5mmm安排人员用失水水量测定仪每每2小时测量量一次失水量量和泥皮厚度度刘 峰刘 刚冯金亮整个井筒钻进工工程施工现场制表人：郭厚财财 日期：2008年年12月二）、D（实施施）阶段针对分析出来的的3个主要原原因和制定的的相应对策，在在井筒钻进施施工过

23、程中，我我们具体从以以下几个方面面进行实施：实施1、钻压的的控制精心组织施工，对对职工加强教教育，增强钻钻机司机的责责任心，杜绝绝违章操作现现象发生，提提高职工的质质量意识和业业务水平。1.1、钻厚粘粘土层时，为为防止泥包钻钻头，采用小小钻压钻进，中中等钻速，适适当加大泥浆浆循环量。1.2、钻砂类类地层时，严严格控制转速速与泥浆冲洗洗量，观察泥泥浆参数和大大钩提升重量量的变化，严严防塌孔与过过分刷大孔壁壁。1.3、对于固固结砂层，应应采用中低转转速，中钻压压慢速钻进。1.4、风化基基岩层钻进，采采用中等转速速和钻压，进进给速度要慢慢，防止钻孔孔偏斜。1.5、在泥岩岩中钻进，宜宜采用中等转转速，

24、加大一一定的钻速，进进尺可加快。1.6、在硬岩岩层中钻进，宜宜采用较大的的转速和钻压压，预防刀具具磨损。1.7、在过特特殊地层时，安安排项目部管管理人员现场场跟班督导。1.8、由周丽丽明、付新鹏鹏负责加强现现场监督、检检查、确保施施工过程规范范。通过QC小组成成员研讨确保保钻井质量，优优化选择合理理的钻进参数数，特制订出出钻井参数。表8 朱集西煤矿矿矸石井钻井井参数表地层砂层粘土层泥岩砂岩钻压(KN)300400350700制表人：郭厚财财 日期：2008年年12月结果：通过上述述措施，钻进进施工过程中中，无安全和和质量事故，一级全断面钻进一次性成功，深度偏斜率为0.3，圆满按工期完成。实施2

25、、比重、失失水量和泥皮皮厚度控制根据矿山井巷巷工程施工及及验收规范的的有关规定和和以往的施工工经验，结合合本井地层的的实际情况，合合理地配制泥泥浆并严格控控制泥浆各项项参数，采用用重力沉淀、机机械净化、化化学药剂处理理等多种手段段确保泥浆质质量。2.1、正常钻钻进时，采用用化学药剂处处理泥浆，提提高其性能，增增强护壁效果果；2.2 、在粘粘土层中钻进进时，泥浆的的比重控制在在1.161.18。2.3、 在砂砂层中钻进时时泥浆比重控控制在1.1181.22，严格控制制泥浆含砂量量，采用机械械设备清除泥泥浆中的砂粒粒，以增加泥泥皮韧性，减减小泥皮厚度度。2.4、泥浆的的粘度控制在在18300秒。2

26、.5、严格控控制泥浆含砂砂量，采用机机械设备清除除泥浆中的砂砂粒，以增加加泥皮韧性，减减小泥皮厚度度。2.6、在易膨膨胀和易坍塌塌的地层中钻钻进时，要严严格控制失水水量；2.7、经常对对沉淀池、循循环池进行清清理，清除沉沉砂、积淤，对对不符合要求求的泥浆应及及时处理，确确保泥浆质量量。注：在实际施工工中，应随时时根据地层的的变化情况，及及时调整，选选择最佳参数数，提高纯钻钻进效率。结果：通过对泥泥浆实地测量量，泥浆比重重、失水量和和泥皮厚度都都控制在要求求范围之内，没没有出现坍塌塌和缩径现象象，满足钻进进要求。三）C（检查）阶阶段3.1实施效果果检查从2008年111月至20009年122月，

27、钻进施施工顺利完成成，并通过测测斜检测，很很好地完成了了目标。在我们QC小组组活动期间，重重点对一级全全断面钻进施施工质量控制制的3个主要要因素制定了了措施及目标标并对措施进进行效果检查查。表9 效果果检查表序号要 因项 目目 标效果检查1钻压控制不到位位制订的相应钻压压是否适宜该该地层的钻进进基本适宜该地层层的钻进，各各别地层在钻钻进中出现进进尺缓慢，我我们及时调整整了钻进参数数，效果比较较理想，加快快了成井速度度。2比重控制不到位位将泥浆比重控制制在要求范围围之内通过对各阶段的的泥浆实地测测量，泥浆比比重满足要求求3失水量和泥皮厚厚度控制不到到位将失水量和泥皮皮厚度控制在在要求范围之之内通

28、过对各阶段泥泥浆参数的实验，及时时全面地掌握握泥浆在施工工中的变化，并及时做出处理方案，优质的完成临时支护井帮的作用。3.2总效果（1）目标完成成情况工程质量得到了了业主和监理理的认可，工工程质量优良良率达到了995以上，顾顾客满意度均均在95以以上。钻进施施工过程中，成成井质量优良良。完成目标一、工工程质量优良良率达到988。完成目标二、一一级全断面钻钻进一次性成成功，钻进深深度符合设计计深度，偏斜斜率为0.3。（2）经济效益益本次高质量快速速成井，保证证了整体工期期的提前，减减少了上百万万的工程附加加投资，经济济效益显著。直接经济效益a、减少机械设设备租赁费用用： 2.66万元/天30天 = 78万元元b、减少人工费费用： 11万元/天30天 = 30万元元c、减少管理费费用： 0.5万元/天天30天 = 15万元元共计节约费用： 1233万元（3