煤矿井下探放水钻孔安全施工.doc

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1、煤矿井下探放水钻探的施工朱明诚煤矿井下探放水钻探施工现场布设一般如下图所示：1-泥浆泵2-蓄浆池3-泥浆搅拌机4-流量调节阀5-泥浆管道6-水龙头7-钻机8-钻杆9-防突封孔器10-高压闸阀11-孔口管12-钻孔13-钻杆逆止阀14-钻头图1煤矿井下探放水钻探施工现场布设图与一般地面钻探不同，煤矿井下探放水钻探施工钻孔由于施工地点在地表以下，常常会受到突然钻到含水构造后的高压水水害威胁。钻孔如果预防措施不足，就会造成施工人员伤害、施工安全失控的事故。更严重的会造成由于探放水钻孔施工导致淹井事故。这类事故以前在多处矿山发生过。因此，煤矿井下探

2、放水钻探施工比其他钻探施工多了钻孔孔口防突及保护措施。上图中，就有孔口管安设、防突封孔器与高压闸阀二级孔口防护、钻杆逆止阀防突等钻孔施工的水害预防措施。与一般地面钻探相同的是，煤矿井下探放水钻探施工钻孔根据地层条件的不同，需选用不同的钻进方法、破岩钻头材料及配套工艺。煤矿井下探放水钻探在接到施工任务书后，一般需按照以下的工艺流程进行。7图2煤矿井下探放水钻探工艺流程钻孔设计是在煤矿探放水施工中有着特殊的意义，主要包含以下内容：探放水地点区域的水文地质条件预报。其应包含探查水害的类型、水头高度（水压）、积水量、与其他含水层（积水区、地表水体）

3、的水力联系等。探放钻孔孔口安全装置及耐压要求、止水管长度、固结要求和施工技术要求等。受水威胁地区信号联系和避灾路线。通风措施和瓦斯检查制度，要制定防止在探水过程中瓦斯或其他有害气体涌出的防治措施。防排水设施，如防水密闭、水闸墙等设计及水仓(窝)、水泵、管路、水沟等排水系统及能力的具体要求和安排。钻探及放水安全施工技术措施、水情及避灾联系汇报制度、灾害处理措施和交接班制度等。7钻孔参数的设计。主要包含钻孔开孔位置，钻孔倾角，钻孔方位角，钻孔预计深度等设计。钻孔结构的设计。主要包含钻孔的开孔孔径及深度，孔口套管分级、直径及安设长度，钻孔中间孔径

4、变化及深度，钻孔终孔孔径等设计。钻进规程的制定。主要包含采用的钻进工艺方法（回转、冲击），采用的钻头破岩材料（硬质合金钻头、金刚石钻头等）以及与其配套的钻压、转速、冲洗液参数的制定。钻孔施工的效率受到多因素的影响和制约。这些因素包括不可控因素和可控因素。不可控因素指客观存在的因素，如所钻的地层、岩性及其埋深等；可控因素指通过一定的设备和技术手段可以进行人工调节的因素，如钻头类型、钻压、转速、冲洗液性能等。与地表施工不同，井下承压含水层钻进因含水层水位往往超出孔口，如措施不当可能会造成突发性涌出高压水或有害气体的灾害。并且钻进中需控制钻孔涌水

5、量。探放水钻孔应安设钻孔安全装置。1钻孔孔口管的要求和固定方法孔口管的作用就是固定在钻孔孔口，安装上阀门，控制钻孔涌水量。根据其作用提出孔口管的选择、孔口管长度、孔口管固定方法和耐压试验等问题。井下探放水是否安全主要还是看孔口管长度、固定方法是否能满足要求。探放水钻孔孔口管的一般选用地质钻孔套管管材，孔口管的长度根据钻孔可能遇到的最高水压、钻孔孔口岩石条件等因素按《煤矿防治水规定》[13]经验值选定，见表1。表1岩层中探水钻孔止水套管长度水压/MPa止水套管长度/m＜1.01.0～2.02.0～3.0＞3.0＞5＞10＞15＞20探放水钻孔

6、孔口管材质为地质勘探用无缝钢管（前有代号DZ），上部与法兰盘焊接，管壁外以6#铅丝（或其它可替代金属丝）缠绕，并用电焊焊牢。孔口管下部切割为锯齿状，以便于固管时出浆。孔口管装置见图3。7图3探水钻孔孔口管装置示意图探放水孔口管施工及安装程序如下：1）选择岩层坚硬完整地段开孔，孔径应大于孔口管直径1～2级，钻至预定深度后，将孔内冲洗干净，将孔口管外壁焊上扶正肋骨片后放入孔内。2）孔口管的安装与固定主要由以下几种方法：（1）水泥浆或砂浆固管套管封孔方案这是目前最常用的探放水钻孔孔口固管方案。其特点是材料来源方便，价格低廉，封堵可靠，可与注浆工艺

7、结合施工。但其缺点是凝胶时间较长。具体方法为：对于向下钻孔，向孔内注入水泥浆，将预先准备好的孔口管放入孔内；对于水平或向上钻孔，在孔口管插入孔内后，在孔口部分用掺水玻璃的水泥浆将孔口管固定封死，在孔口管外预留留1~2个注浆小管，然后，从注浆小管向四周压入水泥浆，待从孔口管跑出浓水泥浆时即将小管封死，待水泥浆凝固。（2）树脂固管套管封孔方案这是目前也比较常用的探放水钻孔孔口固管方案。其特点凝胶时间较短，封堵可靠。但需另外准备材料，价格较高。（3）丁腈橡胶圈或聚氨酯橡胶圈封孔方案其特点为施工速度快，可在地面事先进行设计与制作，减小了井下施工强度

8、与时间。但其对围岩条件要求较高，太软与太硬都不行，仅适用于较低压力（2MPa以下）的较大数量探放水钻孔的施工。3）水泥浆固结后扫孔，其深度超过孔口管长度0.5~1m后，向孔内压水