关键词:大孔深;反井钻;施工方案;技术
1概况
为了快速安装瓦斯抽采管路,尽快形成抽采系统,从安全经济技术一体化方面考虑,潘三矿在西三C组煤中部采区施工瓦斯抽采管路钻孔反井钻,该反井钻上口位于-650m西一石门钻孔硐室,下口位于西翼胶带机大巷钻孔硐室,孔深达122m。根据矿方提供的地质资料分析,钻孔穿过的岩性以煤、泥岩、砂质泥岩、粉细砂岩及中砂岩为主,中下部要穿过14煤(厚0.65m)、13-1煤(厚3.55m)及12煤(厚0.6m),其中13-1煤在潘三矿属于突出煤层,为了探清13-1煤赋存情况及瓦斯情况,在瓦斯管路钻孔下口西翼胶带机大巷,施工了抽采钻孔兼前探钻孔,对该处的13-1煤进行抽采消突。
2 施工方案
2.1抽采钻孔设计方案
在下口西翼胶带机大巷钻孔两侧设计了13个13-1煤抽采钻孔,抽采钻孔以反井钻孔为中心进行设计,共布置两圈钻孔,中心位置设计一个钻孔,第一圈孔设计半径为1.5m,第二圈孔设计半径为3.5m。抽采钻孔施工结束后,封孔合茬进行抽采。
2.2反井钻施工方案
钻进选用LM-120型反井钻机施工,因钻孔孔深大,导孔钻进配¢244mm钻头采用风水联动配合泥浆循环排渣施工工艺,为了保证钻孔成孔垂直度,扩孔钻进采用带导向轮1.2m钻头。因钻孔需过煤,过煤段可能会塌孔,选用2ZBYSB9.8~2.8/1~15-22型液压注浆泵对塌孔段进行注浆。
3 钻进施工
3.1施工工序
安装钻机→导孔钻进→导孔钻透→拆除小钻头→安装大钻头→扩孔钻进→扩孔结束→拆除钻机→拆除大钻头。
3.2钻机安装
(1)钻机安装顺序:按照钻孔中心线摆放主机→用卡轨器固定主机→立主机→安装下支撑、翻转架、转盘吊→连接管路→搭火顶上支撑并超平找正→开机。
(2)钻机安装好后,开机进行试运转,检查各部位的运行是否正常,观察压力表,确认一切正常后方可进行钻进施工。
4 施工技术要求
(1)导孔开孔钻进时采用高转速低钻压,动力头的转速使用快速档,钻压为2~5MPa,导孔正常钻进时钻压要根据钻孔穿过的岩层情况来给定,一般钻压为5-10Mpa,如遇砂岩石可适当提高钻压。
(2)在导孔钻头处接一个导向钻杆,以后每钻进10m加接一根导向钻杆,钻进到50m后停止使用导向钻杆,经过2次以上提钻注浆后,可逐步减少导向钻杆数量,直至完全甩掉导向钻杆。
(3)开孔20m段采用风水联动进行导孔钻进排渣,20m后试验采用泥浆循环排渣,因泵总流量不足,效果不佳,全部使用风水联动排渣。这种排渣方式主要解决压风的问题,上口巷道在西一石门,压风管为8寸的主管道,风压相对较足,为0.6~0.7MPa,采用两路¢51高压供风管路向钻孔供风,确保供风量。
(4)随着钻进深度的增加,排渣逐渐困难,要增加排渣时间。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆每钻完一根钻杆后,要充分排渣几分种,待孔内岩渣排完后再接下一根钻杆,钻杆接好后,不要急于钻进,要继续空转,排净钻孔内残留岩渣或塌孔时产生的岩渣,如果排渣量较大,说明塌孔严重,不得继续钻进,待风水正常、排渣量小时,方可开始加压钻进。
(5)深部导孔钻进时,每根钻杆接好后,要先开水一段时间,关水后再开压风,在风压、水压及孔内残留风压的作用下,进行正常钻进。
(6)导孔钻进时,孔内不返风水渣或返回量变小,不得继续钻进,要采用来回拉钻的方式进行处理,直至正常后方可进行钻进。如果处理不通,要及时采用注浆泵注水,注水不通要及时提钻。堵钻如果得不到及时处理,钻头、钻杆内小孔及钻杆与钻孔之间空隙被岩渣堵实,若时间过长,岩渣胶结起来,与钻杆环抱在一起,使钻杆不能旋转,无法起钻,发生埋钻事故。
(7)塌孔位置在钻孔浅部,可采用灌注稠水泥浆方法进行加固,加固后24小时方可复孔钻进;塌孔位置在钻孔深部,因稠水泥浆扩散范围有限,需采用边注边提钻的方法进行加固注浆,根据塌孔位置,选择注浆区段,对塌孔段及附近岩体进行有效封堵加固,直至孔口返浆后方可结束注浆,采用这种方式注浆,浆液和孔内残留水融合在一起,在钻孔内凝固时水分得不到充分释放,凝固速度可能较慢,最少在注浆结束72小时后方可复孔钻进。
(8)扩孔开始钻进时,大钻头未完全进入岩体内,为防止钻头剧烈而损坏刀具,使用低钻压、低转速,待钻头全部进入后方可加压钻进。正常扩孔钻压视岩层情况来定,一般为7.5~12.5MPa,遇砂岩可适当增加钻压。
(9)扩孔冷却水一般从孔口下,如果孔内有塌孔,水下不去,可采用来回拉钻的方法进行处理,处理不通,冷却水接到钻杆上,从钻杆内小孔下放,但大钻头短接位置要打一定数量的出水眼。
5施工质量
严格控制钻孔偏斜率,通过加大钻机基础范围、精细超平找正、合理使用导向钻杆等技术工艺方案落实到位,钻孔成孔后下口偏离钻孔中心位置为0.3m, 偏斜率f=偏离距离(L)/孔深(H)=0.3/122=0.25%,远远低于设计钻孔偏斜率1%。
6施工组织
根据施工工序转换情况,合理组织施工,合理调配人力资源。在施工准备期间,需要施工沉淀池及泥浆池、准备材料、摆放注浆设备、安装钻机等,工序多,采用两班8小时作业制,每班配足施工人员。在导孔施工期间,过煤前采用两班8小时作业制,过煤期间及后期,采用两班12小时全天作业制连续施工,确保导孔能够安全顺利施工到底。在扩孔期间,采用两班8小时作业制,每班控制施工人员。通过合理组织施工,充分发挥人力资源利用效率,经过22天精心施工,成功完成了矿区近几年来首次孔深达百米以上的反井钻施工任务。
7结束语
大孔深反井钻施工技术在潘三矿西三C组煤中部采区瓦斯抽采管路钻孔施工中得到了应用,取得了较好的成效,积累了较丰富的施工经验。对反井钻施工中出现的问题,提出如下建议进行探讨:
(1)利用注浆泵进行塌孔段注浆时,注浆结束后至少停72小时以上方可恢复钻进施工,可以让受注体内浆液充分得到凝固,提高导孔成孔效率。
(2)在大孔深钻孔导孔深部钻进过程中,可尝试使用逆止阀钻头,可增加钻孔内残余风量和和水量,可提高导孔施工效率。
(3)本次使用风水联动排渣,通过改进工艺技术,比较顺利完成施工,但从长远来看,大孔深反井钻施工需要配置大流量防爆型泥浆泵,采用泥浆循环方式进行护壁排渣,这样可简化施工工艺,降低导孔施工难度。
参考文献:
[1] 孙德望,刁凯.?竖井开挖施工技术J].?中国西部科技,2009,(5):21-23
[2]孙清华.?浅谈高压竖井开挖中反井钻机施工[J].?广东科技,2012,(7):72-74
论文作者:宗磊
论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年2期
论文发表时间:2020/3/16
标签:钻孔论文; 钻杆论文; 钻头论文; 管路论文; 钻机论文; 瓦斯论文; 注浆论文; 《工程管理前沿》2020年2期论文;