井下探放水鉆孔施工偏斜原因分析與管控措施

馬延慶

摘要：根據《煤礦防治水細則》，當掘進前方或采煤工作面存在水體影響采掘安全時，應當超前進行鉆探疏放，疏放完畢消除威脅后方可進行采掘活動。在疏放鉆孔施工過程中，受到各種因素的影響，會導致鉆孔偏斜，影響探放水效果，達不到預期的探放目的，甚至造成鉆孔報廢，浪費大量人力物力，因此在施工過程中需要隨時控制鉆孔在空間位置的變化，預防和糾正鉆孔的偏斜，對造成鉆孔偏斜的原因做了分析，提出一些主要的解決方案。

關鍵詞：偏斜;傾角;方位;導向;扶正器

1 鉆孔偏斜概念分析

鉆孔在施工過程中的實際空間位置偏離設計空間位置，即偏離設計軸線，稱之為鉆孔偏斜或孔斜。

鉆孔空間形態三要素：鉆孔深度、鉆孔的頂角（或傾角）及鉆孔方位角決定了鉆孔在地下空間的位置，這三個因素稱鉆孔空間形態三要素。

2 鉆孔發生偏斜的原因

2.1鉆場條件因素

（1）設備安裝時不合乎要求，主要表現在地基不穩固或發生偏斜。

（2）鉆機基礎未安置水平或場地密實度差，鉆進過程中產生不均勻沉降。

2.2地質條件因素

（1）巖石的各向異性在鉆頭處產生歪倒力矩使鉆具傾斜而導致孔斜。

（2）鉆進軟硬夾層時，鉆頭處產生鉆壓差或鉆頭沿巖石節理面滑移。

（3）在破碎較嚴重的巖層中鉆進，鉆具在鉆進方向上不容易被控制，鉆頭容易改變方向。

（4）在鉆進中遇到溶蝕孔洞、大斷裂帶或老空洞等情況時，也會產生鉆孔的偏斜。

2.3施工技術條件因素

（1）在開孔鉆進中，因鉆孔方位、傾角校放的不是很準確。造成鉆機立軸與鉆孔不在同一條中心線上造成鉆孔的偏斜。

（2）開孔時鉆機機高鉆桿過長，立軸筒磨損間隙較大，容易使鉆桿產生較大的擺動，直接影響鉆頭在孔底鉆進時的穩定性。

（3）使用了彎曲的巖芯管、接首、鉆桿等，都會使鉆具連接后不正，導致鉆孔歪斜。

（4）鉆機在施工過程中，頂柱不穩、方向不正確，引起鉆機移動。

2.4鉆機具的操作組合方法不當因素

（1）鉆機、鉆具的組合使用不當。不能根據鉆孔巖性和使用鉆機的特點合理配置鉆機和組合鉆具。

（2）鉆進施工時，誤操作或鉆機加壓過大，導致鉆桿產生嚴重的彎曲。

（3）在松散或較破碎的煤層或巖層中鉆進，使用的沖洗液量過大，會較嚴重地破壞孔壁，造成孔內局部的塌孔，至使孔徑無故擴大。加壓鉆進時，鉆桿有彎曲空間，鉆孔易產生偏斜。

3 鉆孔偏斜的管控措施

（1）在安裝鉆機時，要能夠保證鉆機安裝的穩固，保證其鉆孔中心與立軸中心處于同一條直線上，如果條件滿足，可以在鉆場先做好水泥基礎地坪，前后鋪上枕木，打好固定地錨或頂柱，在施工過程中要經常檢查地錨或頂柱看其是否松動，防止在施工過程中由于鉆機的移動導致鉆孔偏斜。

（2）鉆機安裝機高不宜過長，否則會導致鉆進過程中出現鉆桿的上下擺動幅度過大。

（3）鉆孔開孔時，可以先在開孔位置鑿個孔位，以防鉆孔開孔打滑、跑偏，最好用開孔器開孔。

（4）擴孔時要帶導向鉆進，以防鉆孔打偏。

（5）下套管時要保證孔口管的牢固性，孔口管下好用水泥漿固結時，在水泥漿還沒有凝固時要對孔位，確保鉆孔軸線在套管中心。

（6）鉆進過程中下入孔內鉆具要認真檢查，彎曲和磨損嚴重的鉆具不得下入孔內，鉆機前夾持器螺絲要上緊，以防松動左右擺動。

（7）鉆進中遇軟硬地層交界面或傾斜巖面時，或者是出現巖層的破碎與完整的過渡時，要低速低壓鉆進，并控制好沖洗液的流量。

（8）采用扶正器，避免鉆頭鉆進的震動引起鉆桿巨大擺動，進而引發鉆頭角度的偏斜。

（9）根據施工經驗和偏斜規律，可預先調整設計傾角，跟蹤測斜，根據測斜數據分析，選擇合適的鉆具組合，當鉆孔向上偏嚴重時，可換麻花鉆具鉆進。有向下偏趨勢時，帶巖芯管扶正鉆進。

（10）優化鉆孔工程設計，鉆孔傾角α=arctan，式中A為鉆孔落差，L為鉆孔水平距離。通過施工發現當α較大時，鉆孔偏斜較小。當施工鉆孔的落差A一定時，可合理控制距離L。

4 結語

煤礦井下施工鉆孔偏斜原因分析和管控措施的提出，可以看出目前的煤礦井下施工鉆孔偏斜發生的原因有很多，所以在施工中要盡量避免偏斜，而且要及時了解鉆孔偏斜情況，以便采取相應措施。 鉆孔偏斜雖不可避免，但采取合理布孔、嚴格鉆機安裝、謹慎操作等預防、管控措施，能夠在一定范圍內合理的解決和控制鉆孔偏斜問題，探放水鉆孔的成孔率顯著提高，確保煤礦安全生產。

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