新庄孜矿大口径瓦斯抽采钻井如何过煤层采空区技术探析

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1、新庄孜矿大口径瓦斯抽采钻井如何过煤层采空区技术探析摘要：淮南矿业集团新庄孜煤矿始建于1947年5月，是淮南矿业集团现今唯一在开采的建国前矿井，其开采历史悠久，采空区条件复杂，给后期地质补勘、地面卸压瓦斯抽采等钻孔施工带来一定困难。文章总结了过采空区大口径瓦斯抽采钻井施工技术，弥补了国内大口径钻井过采空区技术空白。关键词：大口径钻井；采空区；瓦斯抽采1概况淮南矿业集团新庄孜煤矿为高瓦斯矿井，并有煤与瓦斯突出危险。随着矿井的延深，该矿原有的瓦斯抽采孔抽采能力难以满足安全生产的需要，也不能实现瓦斯分源抽采的目标，故决定在新庄孜新淮工广内施工一口大口径瓦斯抽采钻井。该井在新工

2、广福利楼的正北处，位于F10-5断层下盘，地层产状变化大，倾角14°〜22°，地质构造复杂，将穿过D20煤采空区。2钻井情况2.1开、竣工日期本井2011年11月10日开工，2012年8月27日竣工。2.2钻井结构为确保钻井穿过回填层、第四纪松散层、风化基岩及D20煤层采空区等复杂地层，保证钻井安全施工到位，钻井设计了三路套管施工的技术方案：第一路套管封闭回填层、第四纪黄土层、基岩风氧化带。第二路套管封闭D20煤层采空区。第三路套管为？令J630X18mm的无缝钢管做工作管。实际钻井结构如下：一开：0〜68m，井径？分J1400mm，下入？令Jl220mmXl6mm螺

3、旋焊管。二开：68〜178m，井径？令J1150mm，其中0〜106m下入？令J950mmX16mm螺旋焊管，106〜178m下入？^J950mmX18mm螺旋焊管。三开I78〜576.67m，井径？^J860mm,0〜576.67m下入？令J630mmXl8mm工作套管。576.678〜588m，阶梯状裸井，做沉淀池用。3钻井过采空区难题（1）钻井口径大。为保证钻井三开能顺利施工，二开即过采空区井径设计为？准1150mm,这就为过采空区增加了难度，目前国内尚无此类大口径钻井过采空区技术经验借鉴。（2）采空区易垮井。该区D20煤已于2002〜2004年回采，由于煤层顶

4、板上覆砂岩较厚，虽已沉降较长时间，但采空区内并未充填实在（后期钻井录像也证实），钻井经过时将会出现垮井现象甚至出现掉钻、卡钻、埋钻事故。（3）采空区不易封堵。由于采空区面积较大，与小井井巷沟通情况不明，钻井时浆液全漏并伴有掉钻现象，故封堵采空区难度很大，绝非一般注浆堵漏手段就能凑效。4钻井过采空区4.1见采空区情况钻井施工至138.498〜140m时耗浆量增大，至146.52m时别车严重，井内突然不上水，10秒后上水，至149.32m时井内全漏，有0.4m掉钻现象，提钻有劲，继续施工至150.6m时，垮井至149.32m，至此认定采空区顶界为149.32m。4.2采空

5、区封闭堵漏方法本次过采空区共进行了11次封堵工作，采取先投骨料（投骨料原则超过采空区顶界）再钻至井底进行注浆（单液水泥浆或速凝水泥浆）的方法，并多次重复以上工作，封堵过程中辅以水位测量及孔内摄像进行效果检测。2012.2.13日经第八次注浆后准备第九次注浆投骨料时水位上升至7m，停投骨料水位下降，说明注浆工作已取得实质性进展。第九次注浆后，水位保持在10m左右，于是用？准311mm钻头往下钻进，至161.80m出现浆液漏失现象（采空区底界为153m）。强行钻进至164m后于2月19日、21日分别进行了第十次、十一次注浆，均填黄砂、注速凝水泥浆。候凝结束后采用边钻边扩的

6、方法一直施工至191m井内都正常上水，说明采空区已成功封闭。采空区封闭情况见表1。4.3护采空区套管下置及固管情况结合钻探及测井资料，经研究决定护采空区套管下置深度为178nu3月9日开始下管，3月10日下管结束，其中0〜106m下入？准950mmX16mm螺旋焊管，106〜178m下入？准950mmX18mm螺旋焊管。3月11日进行固管工作，当水泥浆返深约40m时采空区被压开，直到最后井口未见返水，采空区以上浆液全部漏失，此次共用水泥99.79T，研究决定用？准50mm钻杆在套管外环进行补注。3月13日第一次补注深度为111.46m，水泥用量15T加水坡璃lm3o3

7、月14日探水泥浆面为112m，下钻至99m进行第二次补注，水泥用量15T。3月15日探水泥浆面为75m，下钻至74.5m进行第三次补注，水泥用量26T，砂子7.5T。3月16日探水泥浆面为10.5m，下钻至10m第四次补注，水泥用量5T，砂子0.75T，孔口返浆。5结束语新庄孜矿大口径瓦斯井顺利完成三开钻进及固井，三开固井采用的是石油固井技术，固井过程高压高流量均未压穿采空区地层，直至固井完工钻井均未出现异常。本次大口径钻进顺利过采空区取得以下几点认识:（1）充分认识到钻井过采空区的难度，从技术设计源头预留钻井口径及套管壁厚系数，以防过采空区意外事故