煤礦井下鉆孔破碎帶水力復(fù)合擴(kuò)孔試驗(yàn)研究

張 杰

(中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司，陜西 西安 710077)

0 引 言

隨著我國煤炭開采技術(shù)的不斷提升，煤礦井下定向鉆進(jìn)技術(shù)已廣泛應(yīng)用到煤礦安全和地質(zhì)勘探領(lǐng)域，如煤層氣抽采鉆孔、頂?shù)装逄椒潘@孔、精準(zhǔn)地質(zhì)勘探鉆孔等應(yīng)用越來越廣泛。隨著煤層開采深度增加，我國部分煤礦逐漸進(jìn)入千米深井開采[1]，尤其是中東部煤礦區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，煤礦安全生產(chǎn)對(duì)各類鉆孔的成孔性提出了更高要求。在煤礦瓦斯抽放鉆孔施工中，采用定向鉆進(jìn)技術(shù)在煤層頂(底)板巖層施工中常遇見破碎帶塌孔卡鉆，致使鉆孔布置方式適用條件比較苛刻，即使可施工地層也需在鉆孔設(shè)計(jì)時(shí)使鉆孔軌跡避讓復(fù)雜巖層，從而鉆進(jìn)層位不是最佳層位致使抽采效果不理想，地層因素的限制，嚴(yán)重影響了定向鉆進(jìn)技術(shù)與裝備的應(yīng)用[2-3]。

目前常采用注漿護(hù)孔、下套管護(hù)孔和擴(kuò)孔護(hù)孔3種方法提高定向鉆孔穿過破碎帶地層成功率。文獻(xiàn)[4-5]進(jìn)行了注漿護(hù)孔技術(shù)試驗(yàn)，將定壓力的漿液或者固化劑注入到鉆孔中，利用其自身壓力滲透到鉆孔周圍裂縫中，人為提高了鉆孔圍壓力學(xué)強(qiáng)度，然而常因漿液無法有效填充到破碎帶中而造成破碎帶膠結(jié)差，致使注漿護(hù)孔效果不佳。中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司研發(fā)了下套管工藝及配套裝備，其中一種形式為鉆頭從孔口鉆到終孔后先不提鉆，先通過鉆桿內(nèi)孔送入護(hù)孔篩管，然后起鉆，護(hù)孔篩管穿過內(nèi)心可打開的鉆頭而留在孔內(nèi)，該技術(shù)在淮北、淮南、晉城等礦區(qū)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)[6-7]，但該技術(shù)只能用于坍塌不嚴(yán)重地層且孔深小于100 m的孔口段，下套管工藝復(fù)雜成本高適應(yīng)性差。……