松软极不稳定煤层丢钻原因及预防.pdf

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1、煤矿现代化2014年第5期总第122期松软极不稳定煤层丢钻原因及预防白明锴(河南永锦能源有限公司云盖山煤矿一矿，河南禹州461670)摘要在松软煤层瓦斯治理施工过程中，由于钻机能力和排渣等问题，经常产生卡钻、抱钻现象，如不采取措施果断处理，就会发生埋钻和断钻杆事故。本文介绍了一些常见丢钻的原因及一些预防措施。关键词松软不稳定煤层；打钻；丢钻杆；超前预防中图分类号：TD712．63文献标志码：B文章编号：1009—0797(2014)05—0026—02施工顺层钻孔时，经常发生丢钻杆事故，增加材提钻压力通常是正

2、常钻进压力的2～3倍，致使部分料的消耗的同时，严重制约瓦斯治理工程的进度，通钻杆损伤，一般情况下不易察觉，重复使用就会发生过断钻事故的总结和分析，从中掌握丢钻的规律，采埋钻或扭断钻杆事故。取相应的防止措施，有效的控制了丢钻事故的发生。2．1钻进参数不匹配施工抽放钻孔采用CMS1—4200／80型煤矿用深1矿井概况孔钻车，为了打钻时排渣效果好，钻孑L具有一定的定云盖山煤矿一矿隶属于河南永锦能源有限公向感，选用三棱钻杆，因三棱钻杆的强度和韧度低，司，掘进过程中曾发生过两次动力现象，于2013年2操作时钻进压力和推

3、进压力不容易掌握，断钻频繁。月鉴定为煤与瓦斯突出矿井。矿井开采二煤层，云2．2塌孔盖山煤矿含煤地层为上石炭统太原组、二叠系山西“塌孑L’，是煤渣的聚集地，塌孔是指受到钻具的组、下石盒子组和上石盒子组，其中二叠系山西组为扰动或其它原因造成钻孔壁会局部垮塌引起的直径主要含煤地层，煤(岩)层走向NE40。～50。，倾角大于钻孔理论直径的准充填型部分，是排渣系统堵15。～18。，平均16。，属于“两软一硬”煤层，打钻塞的发生地_1】。理论上讲，采用84mm的钻头，二．区域位于一81m水平的21112运输顺槽，长度煤的

4、密度1．4tim，每米钻孔出渣量应该在8kg左右，1430m，煤层厚度0．5～8．06m，平均煤厚5．3m，煤的而实际打钻的个别情况能排出煤渣几百kg，甚至一硬度系数f<0．37，煤层透气性系数0．435m~(MPa2·吨多，继续钻进时煤渣反而不再排出，钻机的阻力也d)，为可以抽放煤层。开始加大，造成钻杆承受拉压、弯曲载荷，如不及时采取可行的处理措施，将造成抱死钻杆或钻杆扭断。2造成丢钻杆的原因2．3煤层夹矸对打钻的影响据统计，自2012年8月份在21112运输顺槽施二煤层赋存情况不稳定，局部含有夹矸或存在工

5、顺煤层钻孑L以来，截止2013年底共施工抽放钻孔薄煤区，随着钻孔深度的增加，钻进速度不易掌握，孔702个，进尺62052．6m。发生埋钻、断钻丢钻事故致使改变钻孔方向，受到交变应力，折断钻杆。59起，占钻孔数的8．4％；丢失钻杆2707m，占进尺的4．3％；损失近130万元，占瓦斯治理投入的12．7％，增加吨煤成本。为了有效的控制丢钻事故的发生，经初步分析，丢钻分折断、扭断、抱死钻杆三种情况，具体统计见表1：表1丢钻杆统计表图1拐点交变应力示意图2．4钻头导向性差的影响钻头在钻进过程中，一方面受到钻杆的推力和

6、旋转力的作用，另一方面还受到煤层的阻力和重力根据表1可以看出，折断钻杆38次，占总丢钻的影响，使钻头随时改变方向【2_，就很容易打到煤层总数的64．5％，抱死钻杆和扭断的原理相同，都是由顶板或底板，使钻孔打不到设计深度，强行钻进将会于钻孔排渣不畅，堵塞钻孔，造成钻杆扭矩过大造成造成钻杆折断。的，且折断抱死钻杆存在潜在的联系，被压死钻杆的2．5开口位置的影晌·26·煤矿现代化2014年第5期总第122期煤层倾角平均16。，为缓倾斜煤层，开孔位置如出煤岩分界线；定孔位，使钻孔开孔位置定在煤层中果距顶板或底板较近，

7、钻孔容易打到煤层的顶板或底间；定夹角，避免出现钻孔间距过大留下预抽“空白板，使钻孔则打不到设计深度，造成抽放“空白区”，此区”；定倾角，保证钻孔进入煤层中部，提高抽放效果。时如不提钻重新补孔，强行钻进，则造成钻杆折断。3．5合理确定钻孔倾角在采掘工程平面图和巷道掘进素描图上找出钻3预防措施孔的开孔位置的煤厚、高程，和终孔位置高程，计算出3．1匹配钻进参数垂H，量出平距L，根据下列公式(2)计算出倾角a。钻进时，钻头的扭矩可由式(1)计算：a=arctg(H／L)X180／~(2)式中：a为倾角，(。)；H为垂

8、高，m；L为平距，m。M_[+1／975×1．36(1)如果打钻的终孑L区域处于未揭露状态，则根据采掘式中：Q为压为煤(岩石)抗压强度；m为钻头切削组工程平面图的煤层底板等高线或煤层顶板等高线进数；h为钻进时给进量，cm；F为孔底环状面积，emz；C行调整，根据已量取的开孔位置标高，和距终孔位置为钻头与井壁摩擦系数；F为钻头与井底摩擦系数；最近的煤层底板等高线或煤层顶板等高线，计算出C为钻进时给进压