煤矿竖井施工技术的探讨

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1、2010年4月地质装备33煤矿竖井施工技术的探讨王三牛李洪邵玉涛(中国地质科学院勘探技术研究所河北廊坊065000)摘要：本文简述了通风孔、送料孔、瓦斯排放孔等竖井的施工难点，对所用钻具及钻头的设计及选型进行了详细阐述，并对施工工艺进行了探讨。关键词：竖井扩孔牙轮钻头气举反循环外侧增焊长条减磨扶正块并镶焊硬质合金以确保钻1前言头的扶正效果，见图1。随着国家对煤层气、天然气等资源勘察力度的不断加大以及对煤矿安全生产的越来越重视，诸如：通风孔、送料孑L、瓦斯排放孑L等竖井施工的工作量在逐年增加。竖井施工的特点是：口径大(600～1200mm)、钻孔深(1O0～250m)，所以施工难度大

2、，尤其是在坚硬地层段施工竖井其难度更为突出。此类钻井由于直径大、深度大，因而钻具回转阻力大，排粉困难；且由于钻具本身柔性大，钻孔极易偏斜，而往往此类钻具对孔斜要求又非常严格，要求竖井图1阶梯式牙轮一镶齿滚刀混装钻头要准确无误的钻人孔内要求的位置；由于钻孔深度大，提钻间隔长，不能随时对钻头使用情况进行检(2)采用小钻大扩的办法，即先打先导孔，然后查，因此要求钻头的使用寿命要长。针对以上问题，再采用大一级的扩孔钻头进行扩孔，前导孔一般采近年来我单位大口径钻头与钻具研制中心设计了用满眼钻进法，在坚硬地层中，一般的先导孔钻具配一整套适合竖井钻探的钻具及钻头，并对其施工备为：镶齿三牙轮钻头一

3、扶正器一加重钻铤一钻杆，工艺进行了认真的研究与探讨，总结出了一套比待先导孔完成后再进行扩孔钻进，而扩孔钻进又根较成功的适合于深孔、大直径的竖井钻井工艺，经据钻孔结构及设备能力的不同分为两种成孔方法：过阳泉矿务局、河南地质灾害救治中心、辽宁省煤方法一，对于钻机扭矩足够大、钻孔口径适中的田地质局113队等单位的使用取得了非常明显的钻孔，往往一次扩孔完成，钻头的结构采用如图2的使用效果。结构。2钻具、钻头的设计及孔内钻具的级配如上所述，大口径竖井要求钻孔的垂直度比较高，所以施工时一般有以下两种方法完井：(1)钻孔直径小于600mm，钻机扭矩又足够大时，部分施工单位采取一次性成孔的办法。在

4、此情况下，钻头为了有效防止孔斜，钻头底部采用阶梯式图2带有前导扶正翼板的扩孔牙轮钻头结构，中心牙轮超前，先行切入岩石，这样既增加了由于扩孔钻进时，钻头下部处于悬空状态，钻头钻头切削岩石的自由面，又起到了超前导正作用；增在设计制作时应绝对避免钻头在钻进时由于承受钻加钻头护筒的高度，一般设计为lO00mm左右；在进中产生的振动力作用而使钻头下部脱落掉人孔内保证有效返渣的情况下尽可能增加护简直径，在其的现象发生，一般刀盘上下部分的中心管设计为整34王三牛等：煤矿竖井施工技术的探讨第11卷第2期体结构，牙轮掌下端应插入刀盘内再行焊接，为了保1．1kg／L，失水量1O～15mL／30min，

5、PH值7～9的证钻孔的垂直度，钻头除采用如图2所示前导焊有优质低固相泥浆，并应加泥浆处理剂，尽可能保持孔硬质合金并有足够长度的扶正翼板导正外，牙轮掌底清洁。掌背、刀盘、牙轮应形成三点硬支撑，防止钻头外径(2)已完成先导孔钻进，并已与巷道相通，此时磨损，最大限度地提高切削具的使用寿命，周边牙掌扩孔钻进返渣没有任何问题，大量的岩渣掉入孔底的规格一般不小于31Imm，也可采用镶齿滚刀与巷道内，而处于扩孔处的岩渣则通过设置于钻头上牙轮混装式结构。为了便于清理扩孔处的岩粉，在的喷嘴即可清理干净，所以一般的正循环钻进就可每两个牙轮掌之间应装有喷嘴，形成高压喷射液流，完成施工。在高压喷射液流作用

6、下还可像石油钻井一样形成高3．2钻进规程压喷射钻井，有助于提高钻头钻进效率。(1)钻压：牙轮钻头的钻进特点就是需要大压方法二：孔径偏大，而钻机能力又不很足时，则力，按照石油钻井常规要求，钻头直径每增加需应采用多级扩孔钻头，逐级扩孔。图3为我所为河增加钻压lOkN，但把这种规范照搬在竖井施工中，南地质灾害救治中心研制的用于竖井钻进的系列扩钻具及设备均不能满足要求。由于钻孔口径大，且孔牙轮钻头。钻头的设计同样应遵循扶正效果好、钻头底部的牙轮掌是经过不同组合焊接在刀盘上，牙轮寿命长、排粉效果好等原则。钻进过程中每个牙轮掌瞬间承受的力都不一样，所以据经验，有效合理的钻压应为50N／(ram

7、直径)，即在直径为lO00mm的钻头上加压50kN就能有效地破碎中硬地层。有的使用单位往往对此不够重视，有的根本不加压，有的只加很小的压力，严重影响了钻头的使用效果。在钻头所承受的合理钻压范围内，随着钻压的图3系列多级扩孔牙轮钻头提高，钻头的钻进速度及牙轮掌使用寿命均成正比总之，竖井钻进，一般采用钻铤(或配重筒)加提高，这是因为，钻压过低，钻头在孔底就会处于不压、转盘回转钻进方法，钻具级配应本着多点扶正、压实的非稳定状态，牙轮掌不能在钻头回转的同时宝塔式结构、满眼钻进