淺談煤礦奧灰孔施工技術方法

張太生

（山東華恒礦業公司 山東新泰 271202）

淺談煤礦奧灰孔施工技術方法

張太生

（山東華恒礦業公司 山東新泰 271202）

本文系統分析了煤層奧灰孔的施工技術方法，并結合研究項目找出了防治奧灰水的新方法，有效的保證了礦井的安全生產。

奧灰孔 塌孔預防 孔斜預防 突水預防 提高效率 災害治理

一、工程概況

為驗證81102上、下巷電法物探報告異常區的準確程度，查明奧灰水壓及對工作面開采影響程度，需在81102上巷施工鉆孔對奧灰水進行鉆探探查。根據物探資料，在八采下山1#聯絡巷導G2#點以南11m巷道西幫設計1個奧灰探查孔。

二、地質及水文地質條件

探查孔開孔標高為-664.6m，下距徐灰33.92m，根據81103下巷奧灰孔徐灰初見水位-528.6m計算，最大水壓為1.33MPa。根據，（其中隔水層厚度t=33.92-1（掘進底板破壞深度）=32.92，巷道寬度L=4. 5m，底板隔水層的平均重度r=0.025MN/m3，底板隔水層的平均抗拉強度KP=2.69MPa）。底板隔水層承受的水頭壓力p=1.67MPa，帶入公式得t=2. 47m＜32.92m。觀測孔處無徐灰水害威脅。

施工地點下距草灰57.26m，根據81103下巷奧灰孔揭露草灰無水。觀測孔處無草灰水害威脅。

施工地點下距奧灰頂界85.26m，根據81103下巷奧灰孔奧灰初見水位-79.3m計算，底板隔水層承受的水頭壓力p=6.57MPa，帶入公式得t=4.93m＜84.26m。觀測孔處無奧灰水害威脅。

三、鉆孔主要技術參數

鉆孔設計孔深165.26m，進入奧灰80m。

鉆孔以φ133mm開孔，施工25.0m后下φ127×6mm止水套管，采用φ110mm鉆進至孔深33.0m（揭露徐灰前0.92m），下φ108×6mm套管33.0m，下至孔深32.87m，采用φ91mm鉆進至孔深63.5m（進草灰以下泥巖0.36m），下φ89×6mm套管63.5m，下至孔深63.35m，采用φ76mm鉆進至孔深86.26m（奧灰頂界以下1.0m），下φ73mm局部套管27m（封孔深59.26m～86.26m防泥巖塌孔），以φ58mm無芯鉆進79.0m至終孔，終孔孔深165.26m。

四、鉆探設備選擇

采用SJZ-IIIA型鉆機，電機功率18.5KW，鉆探能力300m。采用SGB-30泥漿泵，能力30MPa，電機功率22KW。

五、鉆探施工技術方法

地層條件極為復雜，施工中針對以上地層特點和施工過程中遇到的技術難點，采用不同的鉆探施工技術方法，取得了較好的效果。

1.鉆井工藝技術

1.1 鉆機的固定及鉆進

鉆機固定時，在底板打4根全螺紋錨桿（φ20mm×2000mm）至底板以下1.40m，錨桿用樹脂錨固劑（長600mm）固定。然后用地錨固定兩根200mm（寬）×200mm（高）×1600mm（長）枕木，鉆機用4根φ18mm螺絲固定在枕木上，防止鉆孔歪斜，及鉆機被孔內高壓水沖倒；鉆機時要控制好鉆進壓力，換曾時應輕壓慢轉。在鉆進至泥巖層時，采用快速穿過的方法，減少泥巖坍塌的肯能。

1.2 循環液

為了確保獲取水文參數的準確性，鉆進過程中原則上采用清水鉆進的方法進行，若出現孔內巖粉積聚，地層破碎或塌孔等現象，則可選用泥漿護壁。

1.3 鉆井技術工藝技術

（1）施工人員必須穿戴整齊，扎緊袖口褲腿，以防鉆桿纏住傷人。

（2）正常鉆進時采用清水鉆進，當鉆進過程中遇塌孔時采用泥漿護壁鉆進。

（3）套管固定：孔口管必須加焊肋骨，孔口配高壓法蘭盤。

（4）鉆探過程中及時控制鉆孔見水位置，并測量孔內水壓、水量、水溫，做好記錄。

（5）鉆進時操作人員不準離開鉆機，并做到“三看”、“二聽”、“一及時”。

（6）準確丈量下入孔內鉆具及機上余尺，正確計算鉆孔深度，并及時校正鉆孔方位、傾角，取芯鉆進時，回次鉆程不得超過巖芯管長度。

（7）嚴格執行鉆具檢查制度，對鉆桿接頭、絲扣磨損、彎曲度等情況認真檢查。

（8）鉆進過程中如發生機械故障或突然停電，應立即拉開動力開關，用人力將鉆具提到安全孔段，以免埋鉆。

（9）鉆進過程中遇塌孔時，進行注漿封堵，直至不發生塌孔為止。

（10）鉆孔施工完成以后，應安設高壓閘閥（10MPa）和壓力表（10MPa）。

2施工主要技術方法

在鉆探施工過程時，如何提高效率，避免發生孔斜、塌孔、突水、斷桿等技術問題，我們在施工中采取了以下主要技術措施：

.2.1提高效率

主要是通過減少事故時間，縮短輔助時間，提高提鉆間隔來實現。

2.2 孔斜預防

（1）開孔前鉆機要安裝固定牢固，并要確保鉆孔立軸與孔口中心必須位于同一垂直線上。

（2）開孔鉆進時要輕壓慢轉，要求在鉆具上安裝導向裝置。

（3）嚴禁下入彎曲鉆具及新度不好的鉆具。

（4）在破碎帶時、軟硬互層控制鉆壓和鉆速，換層時應輕壓慢速。

2.3 塌孔預防

施工期間，主要采取了以下辦法防止塌孔埋鉆事故：（1）注漿護壁。（2）下套管。鉆孔若出現塌孔現象，可采用取芯套管掃孔后下套管護壁（根據情況使用適當套管與鉆頭），實際證明非常有效。

2.4 突水預防

⑴鉆孔施工前，必須認證檢查排水設備的排水能力，確保滿足鉆孔突水時的排水要求

⑵孔口管試壓合格后，必須在孔口管加裝高壓閘閥，及防突水密封裝置后方可繼續鉆進。

2.5 鉆孔事故預防

施工井下奧灰孔時埋鉆及斷桿是常見事故，使用注漿護壁有效預防鉆桿折斷時長時間打撈造成的埋鉆。

六、結語

1.通過施工井下奧灰水鉆孔，建立起了奧灰水動態變化觀測，獲得了大量的具有較高價值的奧灰水動態資料，為研究和治理奧灰水提供了資料保障。

2.實施井下鉆孔奧灰水治理后，井下奧灰水突水事故發生率大大降低，基本沒有水害事故發生，有效地保障了礦井的安全生產。

3.施工井下奧灰水鉆孔時，深部鉆探轉速較低，壓力較小，要提高鉆探效率，減少事故時間，提高鉆孔施工質量。

4.本次奧灰孔施工用時25個工作日，成功預防塌孔、孔斜、突水及鉆孔事故，收到了非常滿意的效果，為同類鉆孔施工提供了經驗。

［1］林旭東.煤礦奧灰水預測組論與方法研究 ［D］.太原理工大學，2013.5.

［2］張兆強，孔祥遜.井下鉆孔注漿注理奧灰水技術［J］.中國煤田地質，2014（04）：172-173.