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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工程概况表序号项目内容1工程名称朱集西煤矿矸石井钻井井筒工程2工程地点安徽省淮南市潘集区贺疃乡3建设单位皖北煤电集团4设计单位中煤国际工程集团南京设计研究院矿山设计院5监理单位安徽华夏建设监理公司6施工单位中煤矿山建设集团有限责任公司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质工程、“太阳杯”工程。11工程特点1、本工程为钻井与注浆平行作业。2、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。3、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。4、井筒深，井径大。制表人：郭厚财日期：2008年11月1、地层特征1.1、新生界松散层(Q+N)含、隔水层情况：本区井筒检查孔第四系～第三系上统松散层厚度较大，矸石井厚469.55m，地层较稳定，由东南向西北稍有增厚趋势。其岩性主要为粘土、砂质粘土、砂层和少量砾石层。根据本次揭露的松散层岩性特征结合区内地层对比，从上至下可划分四个含水层（组）和三个隔水层（组）。1.1.1、第一含水层（组）（Ⅰ含）由地表向下底板埋深34.45（检1）～38.35m（检2）,平均厚36.46m。该组地层主要由2～3层褐黄色粉、细砂层及黄色浅灰绿色粘土组成，其中砂层厚2.25～16.10m，平均厚10.11m，属潜水～弱承压水，主要补给来源为大气降水，其次为河床的侧向补给，该层富水性较好，附近居民均做为生活用水。据邻近矿区资料，水质为HCO3-Ca·Mg和HCO3-Ca·Mg·Na型水。矿化度0.288～0.437g/L，总硬度为12.74～18.49德国度。1.1.2、第一隔水层（组）（Ⅰ隔）底板埋深85.00（检1）～87.25m（检3）,层厚47.25～51.50m，平均厚49.61m。其中粘土类均厚42.26m，主要由褐黄、浅灰黄、灰绿等杂色粘土、砂质粘土组成，间夹薄层粉、细砂层。该层段粘土厚度较大，可塑性较好，能起到较好的隔水作用。1.1.3、第二含水层（组）（Ⅱ含）底板埋深126.10（检4）～129.90m（检2）,层厚39.65～44.80m，平均厚42.61m。其中砂层均厚达37.00m，主要以2～3层黄色、褐黄色、浅灰绿色中厚细砂层和薄层粘土组成，含水层富水性好，属承压水，邻近生产矿井为主要供水水源。1.1.4、第二隔水层（组）（Ⅱ隔）底板埋深144.85（检1）～147.00m（检2）,层厚15.05～19.90m，平均厚17.08m。其中粘土类均厚15.36m，主要由黄色、浅灰绿砂质粘土夹粘土质砂组成，可塑性较好，具有隔水作用。1.1.5、第三含水层（组）（Ⅲ含）底板埋深382.30（检3）～384.45m（检1）,层厚236.60～239.60m，平均厚237.59m,其中含水层砂层类平均厚度146.60m,主要以灰黄、灰绿色中厚～厚层中、细砂为主夹砂砾层与粘土层，底部粘土、砂质粘土较发育，砂层富水性中等～较强。据邻近矿区资料，上部水质稍好，为Cl·HCO3-Na型水,矿化度1.07g/L，下部水质较差，为Cl-Na型水,矿化度2.26g/L。1.1.6、第三隔水层（组）（Ⅲ隔）底板埋深465.50（检1）～469.55m（检4）,层厚81.05～86.95m，平均厚84.03m。其中隔水层粘土类平均厚76.15m，主要由灰黄、灰绿、棕红色中～厚层粘土、砂质粘土与钙质粘土组成，间夹薄层中、细砂，粘土厚度较大，可塑性好，隔水性能好，从而有效地阻止了上部含水层与下部含水层之间的联系。1.2、二迭系(P)上石盒子组情况：本区检查孔穿过新生界松散层均见二迭系上石盒子组基岩风化带，一般风化深度35.00m左右。1.2.1、强风化带底板埋深497.20（检2）～503.00m（检1）,层厚28.35～32.49m，平均厚30.82m。其岩性主要由浅灰、灰黄，黄褐色泥岩为主，局部夹薄层细砂岩，风化裂隙及高角度垂直裂隙较发育，具有水蚀锈斑及方解石充填现象，局部岩石破碎。1.2.2、弱风化带底板埋深503.74（检3）～509.50m（检1）,层厚1.70～6.60m，平均厚5.21m。岩性主要以浅灰、青灰、灰黄色粉砂岩为主，具紫色杂斑，局部含砂质与泥质条带，见水平层理与波状层理，常见较多水蚀锈斑，岩石较完整。1.3、地质分析1.3.1、表土段表土层厚469.55m，主要由粘土和细砂组成，占井深的90%；1.3.2基岩段钻井基岩段为52.45m，主要是泥岩，占井深的10%；岩石一般力学指标统计见表2。表2岩石物理力学性质指标统计表(－521.8m～－545m)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（Ⅲ）粉砂岩12.30.3550.622.78半坚硬1.26良（Ⅱ）细砂岩220.4083.857.47坚硬2.51良（Ⅱ）制表人：郭厚财日期：2008年11月粉砂岩岩石质量中等，砂岩胶结良好，坚硬致密，岩石抗压强度高，稳定性好，岩石质量好；但局部砂岩由于受应力挤压，岩芯破碎，岩石质量较差，且为含水层；浅部基岩风氧化带岩石质量较差。二、小组简介钻井工程处朱集西矿矸石井项目部QC小组成立于2008年11月26日，由现场施工管理人员组成。小组成员均参加了总公司举办的QC小组培训班，通过认真学习、交流，提高了小组成员的分析问题、解决问题的能力。成员简介见表3。表3QC小组概况一览表小组名称钻井工程处朱集西矿矸石井项目部QC活动小组课题名称大直径深井一级全断面钻进进度、质量控制注册号课题类型现场型活动时间2008.11～2009.12QC小组成员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、QC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、整理王瑞男专科技术员资料员资料收集、整理QC教育情况本QC小组成员均接受QC教育50小时以上，活动出勤率为98%制表人：郭厚财日期：2008年11月三、选题理由一）、选题理由1、大直径深井一级全断面钻进施工在国内尚属首次，施工难度极大，需要积极攻关，保证矿井快速、安全、优质的建成。2、集团公司要求：坚持精品发展战略，努力创建精品工程。将朱集西矿矸石井建成煤炭行业优质工程。因此，我们QC小组选择了“大直径深井一级全断面钻进进度、质量控制”为课题进行活动。二）、确定目标和可行性分析图1可行性目标分析图制图：郭厚财日期：2008年11月四、小组活动情况（表4）确定目标值和可行性分析确定目标值可行性分析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。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。不利因素：1、工期紧，质量要求高。2、本工程为钻井与注浆平行作业。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。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。表4小组活动情况小组类型：现场型小组活动注册号：本次活动时间：2008年11月～2009年12月小组活动次数：15活动阶段主要活动内容活动时间活动次数出席人次出勤率（%）P选定课题、现状调查、原因分析、制定对策2008.11～2008.1232996.7D根据实施计划、认真实施2008.12～2009.12109898C根据实施结果，进行综合分析、确认效果2009.12110100A巩固、总结与展望2009.12110100小计1514798制表人：郭厚财日期：2009年12月一）、P（计划）阶段1、现状调查1．1、工程难点1）、工期紧，质量要求高。2）、本工程为钻井与注浆平行作业。3）、钻头直径大，钻井深，切割带宽，切割面积大，其施工在国内尚属首次。4）、钻井偏斜率控制一次到位，没有扩孔纠偏，增加钻进参数控制技术难点。5）、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。6）、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。1．2钻井设备的现状情况选用AD130/1000竖井钻机，其性能参数见下表5表5AD130/1000型动力头竖井钻机主要技术性能表设计钻井深度（m）设计钻井直径（m）钻井方式洗井方式井架高度(m)井架底部跨度(m)油缸提升力(KN)动力头扭矩KN.m设备总功率（kw)设备总重量（t）100013.0分级扩孔气举反循环31.66519.05×12.3870006001000561制表人：郭厚财日期：2008年11月图2AD130/1000竖井钻机总图图3AD130/1000竖井钻机该钻机是动力头全液压驱动钻机，是目前国内钻孔能力最大的竖井钻机，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1100KW，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。该液压系统有如下几个特点：功率大，能根据不同施工需要，选择不同的工况，对电机功率也可进行组合，适应性强。液压系统采用液压控制的变量泵，节约能源。辅助系统采用负载敏感多路比例阀及负载敏感泵，可以实现同一个油泵同时供不同的压力、流量的负载工作而互不干扰全部使用电控操作手柄，操作方便、可靠。所有动作实现无级调速。2、目标确定2.1、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‰。2.2、钻进施工过程中，安全、质量事故频数为零。2.3、确保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。3、可行性分析3.1、钻头选型的适应性分析φ7.7m钻头是根据本工程地质情况及一级全断面钻进要求而设计的。该钻头底部为平底，一级扩底角为α=25度，二级扩底角为α=35度。图4φ7.7m钻头该钻头有别其它扩孔钻，其二级扩底角为α=35度。因此，刀具切割下来的岩削快速集中到吸收口附近便于吸收，避免重复切割，增加刀具破岩效果，提高钻进速度。结论：φ7.7m钻头在性能上基本满足了本次施工的需求。3.2寻找主要问题项目部安排人员对一级全断面钻进施工现场进行监督管理，做到全程控制把握，并做好相关参数记录，经过小组成员的分析讨论，针对本次施工难点和特点，得出影响施工质量和进度总体评价的问题主要集中在以下几方面：（1）钻进参数的控制；（2）泥浆参数的控制；（3）钻孔偏斜率的控制；（4）钻孔深度的控制；（5）钻进中掉物及断牙轮座的控制（6）机具、设备人员的控制；（7）其他；表6问题发生频率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5514.314.32泥浆参数的控制101528.642.93钻孔偏斜率的控制1162.945.84钻孔深度的控制2185.751.55钻进中掉物及断牙轮座的控制14324091.56机具、设备人员的控制2345.697.17其他1352.9100制表人：郭厚财日期：2009年12月3.3因素分析及寻找主要原因为此我们QC小组根据讨论罗列出以下8个因素，经过小组成员和有关技术