浅谈煤矿奥灰孔施工技术方法

张太生

（山东华恒矿业公司 山东新泰 271202）

浅谈煤矿奥灰孔施工技术方法

张太生

（山东华恒矿业公司 山东新泰 271202）

本文系统分析了煤层奥灰孔的施工技术方法，并结合研究项目找出了防治奥灰水的新方法，有效的保证了矿井的安全生产。

奥灰孔 塌孔预防 孔斜预防 突水预防 提高效率 灾害治理

一、工程概况

为验证81102上、下巷电法物探报告异常区的准确程度，查明奥灰水压及对工作面开采影响程度，需在81102上巷施工钻孔对奥灰水进行钻探探查。根据物探资料，在八采下山1#联络巷导G2#点以南11m巷道西帮设计1个奥灰探查孔。

二、地质及水文地质条件

探查孔开孔标高为-664.6m，下距徐灰33.92m，根据81103下巷奥灰孔徐灰初见水位-528.6m计算，最大水压为1.33MPa。根据，（其中隔水层厚度t=33.92-1（掘进底板破坏深度）=32.92，巷道宽度L=4. 5m，底板隔水层的平均重度r=0.025MN/m3，底板隔水层的平均抗拉强度KP=2.69MPa）。底板隔水层承受的水头压力p=1.67MPa，带入公式得t=2. 47m＜32.92m。观测孔处无徐灰水害威胁。

施工地点下距草灰57.26m，根据81103下巷奥灰孔揭露草灰无水。观测孔处无草灰水害威胁。

施工地点下距奥灰顶界85.26m，根据81103下巷奥灰孔奥灰初见水位-79.3m计算，底板隔水层承受的水头压力p=6.57MPa，带入公式得t=4.93m＜84.26m。观测孔处无奥灰水害威胁。

三、钻孔主要技术参数

钻孔设计孔深165.26m，进入奥灰80m。

钻孔以φ133mm开孔，施工25.0m后下φ127×6mm止水套管，采用φ110mm钻进至孔深33.0m（揭露徐灰前0.92m），下φ108×6mm套管33.0m，下至孔深32.87m，采用φ91mm钻进至孔深63.5m（进草灰以下泥岩0.36m），下φ89×6mm套管63.5m，下至孔深63.35m，采用φ76mm钻进至孔深86.26m（奥灰顶界以下1.0m），下φ73mm局部套管27m（封孔深59.26m～86.26m防泥岩塌孔），以φ58mm无芯钻进79.0m至终孔，终孔孔深165.26m。

四、钻探设备选择

采用SJZ-IIIA型钻机，电机功率18.5KW，钻探能力300m。采用SGB-30泥浆泵，能力30MPa，电机功率22KW。

五、钻探施工技术方法

地层条件极为复杂，施工中针对以上地层特点和施工过程中遇到的技术难点，采用不同的钻探施工技术方法，取得了较好的效果。

1.钻井工艺技术

1.1 钻机的固定及钻进

钻机固定时，在底板打4根全螺纹锚杆（φ20mm×2000mm）至底板以下1.40m，锚杆用树脂锚固剂（长600mm）固定。然后用地锚固定两根200mm（宽）×200mm（高）×1600mm（长）枕木，钻机用4根φ18mm螺丝固定在枕木上，防止钻孔歪斜，及钻机被孔内高压水冲倒；钻机时要控制好钻进压力，换曾时应轻压慢转。在钻进至泥岩层时，采用快速穿过的方法，减少泥岩坍塌的肯能。

1.2 循环液

为了确保获取水文参数的准确性，钻进过程中原则上采用清水钻进的方法进行，若出现孔内岩粉积聚，地层破碎或塌孔等现象，则可选用泥浆护壁。

1.3 钻井技术工艺技术

（1）施工人员必须穿戴整齐，扎紧袖口裤腿，以防钻杆缠住伤人。

（2）正常钻进时采用清水钻进，当钻进过程中遇塌孔时采用泥浆护壁钻进。

（3）套管固定：孔口管必须加焊肋骨，孔口配高压法兰盘。

（4）钻探过程中及时控制钻孔见水位置，并测量孔内水压、水量、水温，做好记录。

（5）钻进时操作人员不准离开钻机，并做到“三看”、“二听”、“一及时”。

（6）准确丈量下入孔内钻具及机上余尺，正确计算钻孔深度，并及时校正钻孔方位、倾角，取芯钻进时，回次钻程不得超过岩芯管长度。

（7）严格执行钻具检查制度，对钻杆接头、丝扣磨损、弯曲度等情况认真检查。

（8）钻进过程中如发生机械故障或突然停电，应立即拉开动力开关，用人力将钻具提到安全孔段，以免埋钻。

（9）钻进过程中遇塌孔时，进行注浆封堵，直至不发生塌孔为止。

（10）钻孔施工完成以后，应安设高压闸阀（10MPa）和压力表（10MPa）。

2施工主要技术方法

在钻探施工过程时，如何提高效率，避免发生孔斜、塌孔、突水、断杆等技术问题，我们在施工中采取了以下主要技术措施：

.2.1提高效率

主要是通过减少事故时间，缩短辅助时间，提高提钻间隔来实现。

2.2 孔斜预防

（1）开孔前钻机要安装固定牢固，并要确保钻孔立轴与孔口中心必须位于同一垂直线上。

（2）开孔钻进时要轻压慢转，要求在钻具上安装导向装置。

（3）严禁下入弯曲钻具及新度不好的钻具。

（4）在破碎带时、软硬互层控制钻压和钻速，换层时应轻压慢速。

2.3 塌孔预防

施工期间，主要采取了以下办法防止塌孔埋钻事故：（1）注浆护壁。（2）下套管。钻孔若出现塌孔现象，可采用取芯套管扫孔后下套管护壁（根据情况使用适当套管与钻头），实际证明非常有效。

2.4 突水预防

⑴钻孔施工前，必须认证检查排水设备的排水能力，确保满足钻孔突水时的排水要求

⑵孔口管试压合格后，必须在孔口管加装高压闸阀，及防突水密封装置后方可继续钻进。

2.5 钻孔事故预防

施工井下奥灰孔时埋钻及断杆是常见事故，使用注浆护壁有效预防钻杆折断时长时间打捞造成的埋钻。

六、结语

1.通过施工井下奥灰水钻孔，建立起了奥灰水动态变化观测，获得了大量的具有较高价值的奥灰水动态资料，为研究和治理奥灰水提供了资料保障。

2.实施井下钻孔奥灰水治理后，井下奥灰水突水事故发生率大大降低，基本没有水害事故发生，有效地保障了矿井的安全生产。

3.施工井下奥灰水钻孔时，深部钻探转速较低，压力较小，要提高钻探效率，减少事故时间，提高钻孔施工质量。

4.本次奥灰孔施工用时25个工作日，成功预防塌孔、孔斜、突水及钻孔事故，收到了非常满意的效果，为同类钻孔施工提供了经验。

［1］林旭东.煤矿奥灰水预测组论与方法研究 ［D］.太原理工大学，2013.5.

［2］张兆强，孔祥逊.井下钻孔注浆注理奥灰水技术［J］.中国煤田地质，2014（04）：172-173.