摘要：本项目以煤矿大孔径工作管施工为研究对象，采用理论研究与现场实践相结合的方法进行实施，解决煤矿大孔径工作管施工过程中出现的缩颈、塌孔、孔内落物等问题，最后顺利成孔的关键技术。
关键词：大孔径；煤矿；工作管；关键技术
由于国家对煤矿安全设计方面的要求，同时也为减少施工成本，更好的服务矿井建设原则，目前需要施工的煤矿瓦斯抽采孔、通风孔、电缆孔、下料孔、排水孔、应急孔等大孔径钻孔越来越多。由于这类工程的特殊要求，要求的施工质量相对于常规冻结钻孔等小孔径钻孔要高，主要表现在钻孔垂直度要求高，工作管安装质量高，固管质量要求高等，每个环节都必须有可靠的技术保证和管理措施，才能保质保量的完成施工。通过本工程实施，进一步解决了大孔径工作管施工中存在的一系列问题，解决了施工中的关键技术难题，顺利的完成了本项目的施工。
1 工程概况
红庆河煤矿二号下料孔工程位于红庆河煤矿工业广场内二号风井附近。该孔属于深大孔径钻孔，地质水文条件复杂，设计深度为680米。
2 地质特征
地质勘探孔揭露的主要地层划分为：第四系（Q）、白垩系（K）、侏罗系（J）、三叠系（T）。其中第四系的平均厚度10.78 m，岩性以灰黄色、褐黄色细砂、粉细砂为主；白垩系平均厚度534.23m，岩性上部为紫红色含砾粗砂岩、粗砂岩、中砂岩、细砂岩与泥岩、砂质泥岩互层；下部为紫红色、紫色、杂色砾岩、含砾粗砂岩、粗砂岩、中砂岩、细砂岩与泥岩、砂质泥岩互层。具大型斜层理和交错层理。侏罗系平均厚度391m，岩性组合上部为灰绿色泥岩与砂质泥岩、粉砂岩、细～中粒砂岩呈互层产出、下部为浅灰色、灰白色中～粗粒砂岩夹粉砂岩、砂质泥岩、煤层；三叠系揭露厚度7.30m，岩性为一套灰绿色中—粗粒砂岩，局部含砾，夹绿色薄层状砂质泥岩和粉砂岩。
2 含水层水文地质特征
上部为第四系松散层潜水含水层，岩性以细沙、粉细沙为主，次为粉质粘土为透水不含水层。下部分三个含水层分别为：第Ⅰ含水岩组（白垩系下统志丹群碎屑岩类孔隙、裂隙潜水、承压水）、第Ⅱ含水岩组（侏罗系中统直罗组底至3煤组底承压水含水层）、第Ⅲ含水岩组（3煤组底泥岩底界至6煤组含水层）
该孔共有6个涌水层段。含水层主要涌水部位集中在565.91m-660.32m之间（厚度94.41m，Q=1.268 l/s）其它含水层涌水量较小。
3 工程设计
工作管施工的技术要求为：表土及岩石破碎带钻孔直径φ950mm，下放φ920*12mm螺旋焊管，为确保护壁管落到稳定的基岩，根据施工钻进情况，钻进到12.5m进入稳定的岩石。基岩段钻孔直径φ720mm，从0m～653m下放φ580*20mm工作管，从653m～680m下放φ457*12mm工作管。整体从孔口下放φ377*12mm内衬管，作为下料使用。施工用重型钻机型号为GZ-2600，配套大功率TBW-1200/7B泥浆泵。
3.1工程重点及难点
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4 施工概况
4.1 工艺流程
泥浆循环冲管→取掉原（580mm）工作管底部单向阀及钢板→扫孔→安装剩余工作管（φ457mm）→管后充填固管→清孔→内衬管漂浮下沉→提水成井。
4.2造孔施工
4.2.1泥浆配方及性能要求
为了满足该工程钻探工艺的需要，有效地保护孔壁，携带岩粉，提高钻进效率，采用优质双聚泥浆进行护孔。其配方由膨润土、PHP、纯碱、CMC、和清水组成。下管时泥浆性能参数要求为：粘度20～23秒、比重1.10～1.25g/cm3、失水量﹤15ml/30min、含砂量﹤2%、PH值8～9。
4.2.2钻具组合
本工程选用Φ114×10.43外加厚组合系统。正常钻进组合90t水龙头+133.4×133.4mm四方主动钻杆+114mm石油钻杆+177.8mm石油钻铤+510mm自制配重+自制大口径钻头。
4.2.3钻探工艺
1）表土段钻进：选用Φ580mm牙轮组合钻头，配备Φ510mm钻铤全断面钻进至12.5m（一般进入基岩2～3m），再改用Φ950组合钻头钻进至12.5m。直接安装Φ920×12mm的螺旋钢管作为护壁管垂直固定在地层里，并高出地表200mm。
2）护壁管下放完毕，采用P.O42.5水泥注浆固管，即进行井口居中固定并注浆养护，待强度达到要求后，再转入下道工序。
3）基岩段钻进：选用带有金属密封、高抗压强度、金刚石保径的耐磨牙轮钻头。钻具组合为90t水龙头+133.4*133.4mm四方主动钻杆+114mm石油钻杆+177.8mm石油钻铤+510mm自制配重+自制大口径钻头，随着钻孔的深入，增加Φ510mm钻铤，最多加至3节。
4）调整泥浆参数，用Φ720mm 钻头顺孔2~3次。
4.3工作管、内衬管下放施工
1）工作管下放利用浮力塞封堵工作管底部实现漂浮下沉，焊接方式为管与管连接均采用30°坡口焊接连接，留有3mm的钝口。焊缝外面用四道筋板加固，筋板材质同管材，筋板尺寸500×100×20mm，焊条采用T506。在工作管下放焊接过程中，每隔40分钟左右均需上下窜动，保证上下顺畅。
2）内衬管下放
工作管下方完成后随后下放φ377*12mm内衬管，内衬管焊接方式为先用30°坡口两根管子对焊，在用与管材同材质的管子箍焊接加固。每隔30m布置扶正器，减少下料震动。由于底部37m为φ457*12mm的工作管，因此底部以上37m，不焊接管子箍和布置扶正器。最后对内衬管进行打压试漏，实验合格后提水成井。
3）工作管上部环形空间注浆
工作管壁后注浆采用TBW-1200/7B型泥浆泵，工作管下放到位后采用钻机将工作管底部浮力塞打掉，再放一根注浆管到管底，利用泥浆泵将事先调制好的泥浆源源不断的打入管壁和孔壁之间，直到看到地面水泥浆均匀返浆。
5 施工技术优点
该工程在实施过程中对周边生产生活影响小，施工基本无噪音，无震动，对原始地层无挤压。泥浆系统投入新设备，采用新工艺对废泥浆进行造粒，实现泥浆零排放，对周围环境污染小。该项目具有良好的安全效益、经济效益和社会效益。
图1 施工工艺流程图
6 结束语
红庆河煤矿二号下料孔工程严格按照施工组织设计及规范作为依据进行施工，圆满完成了全部施工任务，获取的各项造孔参数齐全、可靠，可作为矿井下一步开发建设的依据，同时该项目的成功实施，也为后续周边其他矿井在瓦斯抽排、地下排水、应急救援和物料下放等方面提供了良好的参考价值，为大孔径孔的广泛发展奠定了良好的基础。
参考文献：
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[2] GB50213－2010.煤矿井巷工程质量验收规范[S]
[3] AQ2004－2005.地质勘探安全规程[S
[4]王建平，李高，谭玉峰等.西部地区软岩冻结设计比较[J].建经技术，2012（2）：37-39
作者简介：刘明根（1985.4— ），男，安徽淮北人，1985.04，汉族，工程师，2009年7月毕业于山东科技大学，主要从事矿井冻结工程管理和技术工作。
论文作者:刘明根
论文发表刊物:《基层建设》2018年第16期
论文发表时间:2018/7/18
标签：砂岩论文; 泥岩论文; 工作论文; 含水层论文; 孔径论文; 泥浆论文; 钻孔论文; 《基层建设》2018年第16期论文;