钻井法凿井一扩成井施工工.doc

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1、钻井法凿井一扩成井施工工法GJYJGF100-2012中煤矿山建设集团有限责任公司安徽水利开发股份有限公司中煤特殊凿井有限责任公司王厚良赵时运丁明蔡鑫刘建国1前言随着我国经济的发展，国家对煤炭的需求量日益增大。矿井立井井筒向深大方向发展。钻井法施工煤矿立井井筒在质量方面优势显著，但效率不高。在深厚冲积层中采用钻井法凿井，钻进过程需要多次分级扩孔才能达到所需要的钻井直径，多次扩孔虽然能有效地利用钻机能力，但也存在许多问题：需要多个扩孔钻头，设备占用量大，施工成本高，辅助工作时间长、工效低，成井速度慢。为了更好的发挥钻井法的优势，优化施工工艺

2、，采用新型钻机，减少钻进分级等方法，对深大井筒进行“一扩成井”，有效地解决了钻井法成井速度问题。在钻井法凿井“一扩成井”工艺研发过程中，依托“煤矿深井建设技术国家工程实验室”，采用理论分析，计算机模拟，室内试验等方法，开展了钻井新工艺研究，新型破岩滚刀研制，新型高效钻头结构研究，攻克了在传统钻井法凿井“一次超前，分级扩孔”的钻进工艺中存在的诸多难题，获得专利6项。《“一扩成井”快速钻井法凿井关键技术及装备研究》成果荣获国家科学技术进步奖二等奖、安徽省科学技术进步奖一等奖和中国煤炭工业科学技术奖特等奖。该技术于2010年12月26日通过了中

3、国煤炭工业协会组织的专家鉴定，对钻井法凿井技术的应用和发展具有重要意义。2工法特点2.0.1采用“一扩成井”技术施工煤矿立井井筒，减少了辅助作业时间，提高了钻井速度，缩短了施工工期30％以上。2.0.2采用专配15系列滚刀，提高钻头刀具的破岩效率，降低钻头的故障率，使钻头的检查间隔从8天提高到14天。2.0.3依据钻头排渣能力合理匹配“超前孔”和“扩孔”关系，一次破岩面积增加1-2倍，纯钻进速度提高50%以上；减少岩屑重复破碎，减少造浆15％。2.0.4采用钻井防偏技术控制钻孔偏斜，利用超声波测井仪对钻孔的偏斜率进行监测，钻井偏斜率小，成

4、井质量高。2.0.5设备占用量少，减小劳动强度，减少施工场地的占用。3适用范围适用于不稳定含水地质条件下直径大于8m小于10m的立井井筒施工，尤其适用于深厚冲积层立井井筒施工。4工艺原理根据井筒设计参数和地质条件，选择钻机并配备合适的钻头和刀具，在确定的位置上，采用超前钻孔和一次扩孔钻进的方法施工；利用竖井钻机驱动钻具旋转，使滚刀切割岩土，将其破碎成岩屑；通过压气反循环进行泥浆循环洗井作业，将破碎的岩渣携带到地面的沉淀池内沉淀；泥浆循环的同时又起到护壁和冷却钻头的作用，如此反复，完成钻井的施工。钻进施工期间，在地面预制井壁并养护，养护期满

5、后吊运堆放。当钻进至设计直径和深度后，依靠泥浆的浮力将预制好的井壁逐节对接漂浮下沉；当浮力大于重力时，向井壁内注入配重水，使井壁下沉并保持井壁处于漂浮状态直至井壁下沉到位；井壁下沉到底后，测量扶正井筒，使其偏斜率符合规范规定。然后采用水泥浆和碎石交替充填将井帮与井筒间的泥浆置换出来，完成充填固井作业。5施工工艺流程及操作要点5.1工艺流程施工工艺流程见图5.1-1。测量放线设备安装调试配置泥浆超前孔钻进井壁下沉井壁预制基础施工扩孔钻进充填固井钻进施工图5.1-1工艺流程图5.2操作要点5.2.1测量放线根据业主提供的井筒中心坐标及测量控制

6、点，放样确定钻井井筒的中心，依据井筒中心及工业广场总平面布置图确定出泥浆沉淀池、设备基础等位置。5.2.2基础施工（1）锁口施工1）根据临时锁口设计图纸，用机械沿轮廓线开挖，临时锁口周边及底部进行修整、夯实。2）临时锁口施工完毕后，其平整度必须满足钻机安装的要求。（2）基础施工1）根据工业大临基础图纸完成泥浆沉淀池、井壁预制基础等的施工。井壁预制基础的平整度和强度必须能满足井壁预制的要求。2）沉淀池的长度、宽度和深度应能满足泥浆流动时岩土颗粒依自重沉淀要求，沉淀池宽度还应控制在捞渣机械的工作半径内。5.2.3设备安装、调试（1）利用起重设

7、备完成钻机、空气压缩机、门式起重机等设备的安装；钻机安装完毕后，要保证大钩提吊中心、转盘中心、井筒设计中心在同一铅垂线上。（2）根据图纸合理布置刀具，测量并记录钻头高度。（3）完成设备电气安装后，应先通电进行空载试运转，然后负载进行设备试运转。5.2.4配制泥浆开钻前应认真分析井筒地质资料，对自然造浆能力好的地层，可直接采用清水开钻。对开钻后不能自然造浆或自然造浆能力差的地层，提前配置泥浆，泥浆配置数量应能满足超前孔泥浆护壁需要。5.2.5钻进施工一扩成井示意图（1）开钻前，配备的空压机最大供风量应能满足全断面钻进时泥浆冲洗的要求。（2）

8、开钻时应先进行泥浆正循环钻进作业，当钻进深度满足出浆要求后，起钻具，装入混合器，进行泥浆反循环钻进作业。（3）钻进期间，要经常检查钻进记录，校核钻具全长。（4）钻进期间，应根据地层情况合理选择