大口径透巷道排水钻孔施工技术研究

米彦军

摘 要：煤矿作为高危行业之一，安全生产始终是头等大事。煤矿井下作业因为远离地面，地形复杂，环境恶劣，容易发生事故，发生事故时抢险救灾工作的展开也较为困难。因此，对井下排水作业施工管理是煤矿安全生产的一个重要环节。国家安全生产监督管理局将本着“安全第一，预防为主”方针，作为贯穿整顿和规范市场经济秩序全过程的一项重要任务。在充分发挥法律手段的作用、依法开展整治工作的同时，安全生产监督管理部门将进一步加强监管方法和科学技术创新。文章主要针对透巷道钻孔尤其是大口径透巷道钻孔的封闭技术进行简要的分析与总结，并根据其特殊性提出一些参考意见，仅供参考。

关键词：大口径；透巷道；排水钻孔；钻进工艺；套管封闭止水

1 排水孔技术要求

1.1 排水孔结构

一级孔径350mm，深8m，下5325mm套管8m，管外用水泥全封闭，隔离第四系表土层；二级孔径300mm，深176.11m，下5273mm局部套管24.20m，上头在151.91m，下头在197.28m处，管外用水泥砂浆封闭，隔离煤四采空区；三级孔径250mm，深198.43m，透巷道，下5245mm局部止水套管并止水合格后，全孔下5219mm套管，长197.82m，管外用水泥全封闭，排水管高出地面1m，并且与一级套管焊接密封。

1.2 技术要求

1.2.1 要求终孔位置偏斜控制在1.5m之内。

1.2.2 保证井下管子道顺利找出终孔位置。井壁固井水泥要严密牢固，管内管外不漏水，管体不下沉，井管内畅通，无堵塞物。

1.2.3 所有井管在下过程中要牢固焊接在一起，要直、完整地一次下到孔底，中间不能有断开、漏水、或错茬，注浆固结井管终孔后，孔口管要与井管外露部分焊接在一起。

1.2.4 每钻进50m进行一次孔斜测量，偏差不超过要求。终孔后给出测斜资料和准确的孔底坐标，保证井下管子道能顺利找到钻孔。

2 施工工艺

2.1 钻进工艺

文章主要以第四系回转钻进工艺为例，重点分析讨论在进行钻进过程中存在的一些问题以及需要注意的事项，使用设备如下：TSJ-660/6型回转钻机、C750-300S空气压缩机、J250B型冲击器和与钻孔结构相匹配的潜孔钻头。

2.1.1 在进行钻进施工前，必须要检查相关设备的质量以及钻进所需的相关机械设备，必须认真做好施工前的准备工作。针对每一个小的细节进行检查，当发现问题时要给予及时的处理，上报有关负责人进行解决。绝对不能马虎，草草了事，这也是为了日后的施工打下良好的质量保证，相应机械设备安装完毕以后，要经过再次核查，方可投入使用，进行施工。

2.1.2 在施工的过程中，一定要遵循一定的施工原则进行钻进，通常情况下采用“先探后扩”的施工方法及其原则，可以先用150mm大小的钻头进行垂直慢速的试探钻进方式，当没有问题出现时，将孔径设置为8m后，就可以进行下一级套管的扩孔，采用一级套管的主要目的就是为了确保钻进的垂直，起到一定的导管作用。

2.1.3 为了保证施工质量，在针对不稳定土层、采空区以及孔壁易裂缝等地方都采用了快凝硫铝酸盐水泥进行建筑施工，这样不仅仅减少了水泥封闭的时间，更是大大提高了钻进的工作效率。但与此同时，需要注意的是就是在施工前要保证管壁水泥浆固定且孔内没有过多的消耗大量用水。

2.1.4 在特殊地段进行钻进施工时，也要采用特殊的工艺进行施工，例如在基岩地段就分别采用了5300mm和5250mm的钎头进行钻进，在整个过程中，将转速控制在35r/min，这样做的目的也是为了更好的保证施工质量。

2.1.5 钻孔过程中要时刻关注煤粉喷出量、风力以及压力大小、钻孔周围变化、钻探进度等，这些都是需要注意的重点。在钻进采空区域时，要及时的注意提钻。防止因风量而导致采空区出现塌陷，进而导致钻头被埋，或者因为钻头冲击或风速的原因而导致采空区埋钻塌陷，并造成严重的经济损失以及人身安全事故的发生。所以在采空区域要使用钻头较小的钻头进行施工作业，而且要改变以往的钻头方式，采用旋孔式进行施工。

2.2 套管封闭止水

在巷道施工后，往往有的时候会出现涌水等现状，分析原因主要以下两点：钻孔过程中遇见的裸孔段没有进行很好的封闭，从而导致涌水层密封不严。采空区隔离部位密封出现质量问题，导致涌水现象的发生。除此之外，还可以通过其他测试方式进行检验。针对孔内下部5245mm等部位套管过程中是否沾满粘土，在进行下管的过程中可以设置相应的止水阀，套管进入内部时就可以减少水量的涌现。经过研究测试发现，采空区的水位必须达到142m以上的砂岩位置，只有这样才能够确保巷道内的安全。与此也能够清楚的判断，该段就是煤四顶板以上的砂岩层。

该水溃出后有两个泄水通道，一是通过煤四隔离套管外封闭不好的间隙进入采空区，二是通过钻孔直接进入巷道。在此情况下钻孔的封闭采取的措施为：

在巷道内，通过巷道顶板，向钻孔和5245mm局部套管2和二级钻孔之间隙塞入止水材料并捣实，达到严密不渗水，并能承受2.0M/a的压强。

钻具在进入孔内施工中，必须保证在底部设置一个止水胶阀，同时保证套管的尺径口在5273mm以上，在胶塞处设置一个喷头。并且保证胶塞口与套管口紧密的结合，这样才能有效的防止水涌现象的发生。

封闭后，提出钻具和胶塞，把5245mm套管以上5273mm套管内部的水泥封料扫孔冲净，并填入粘土，为封闭采空区上部钻孔和5273mm套管间隙做准备。用清水把钻孔内冲干净后，用水泥浆向孔内冲砂，在5273mm套管（局部套管1）和钻孔间隙形成水泥砂浆，并用平口钻头多次捣实，尽量使水泥砂浆充填套管和钻孔间隙并达到密实的目的，形成水泥封料。完全堵塞由钻孔向采空区过水的通道。

在钻孔内充填粘土到砂岩含水层底部位置，并注浆封闭含水层。

冲扫孔。把钻孔内各级套管内部充填的粘土冲扫干净，然后下入排水套管，排水套管内下入钻具，采用底口逆止正循环方式用水泥浆封闭套管外所有间隙，套管外地面返出水泥浆，钻孔封闭固井结束，排水孔竣工。

3 结束语

透巷道钻孔尤其是大口径透巷道钻孔的封闭是一项新技术。由于其具有贯通巷道的特殊性，钻孔的施工及封闭质量至关重要。它不仅直接关系着钻孔的正常使用，更加关系到煤矿的安全。在本孔施工中，由于在钻进中没有判断出含水层的位置及其含水性，直接影响了煤四采空区隔离套管的封闭质量，并造成了向巷道内涌水的现象。因此说，凡是过煤矿采空区的巷道钻孔，首先必须保证钻孔除采空区外各含水层的封闭质量，还要保证采空区的隔离质量，才能完全消除由钻孔或采空区向巷道涌水的隐患。

参考文献

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[3]张瑞祥.矿井水排放系统的优化与经济分析[J].煤矿机电，2011（10）：12.endprint