康家湾矿区充填孔大直径钻孔施工防斜措施

2019-06-13李德波

世界有色金属 2019年8期

李德波，刘兵

（湖南省有色地质勘查局二一七队，湖南衡阳 421001）

1 概述

康家湾矿永久充填+2号充填钻孔施工项目，工期要求2019年2月15日进场，2019年3月10日完工，共计24天。钻孔设计要求必须精准对穿地下249.5m处0.8＊0.8米的巷道，倾角90度，终孔口径110mm。

我方于2月14日进场，2月23日开孔，3月9日终孔。对钻遇的砂岩、碳质砂岩、石英砂岩等软硬夹层进行了防偏斜施工，最终精准钻入矿区井下249.5m处0.8＊0.8的巷道内。面对该孔室内场地受限、工期紧、垂直度要求高的难点，在2号充填孔施工全过程中，采取了控制给进压力、转速、增加扶正设备与PQ122绳索施工相结合的施工工艺方法，采用PQ122绳索工艺施工，主要利用它高效、省时省力特点，即不用频繁起下钻减少钻进的辅助时间和解放劳动强度。通过反复的试验及每35m～40m一次钻孔测斜的结果，根据施工和测斜情况逐步调整给进压力、转速以及钻杆扶正器的投入量，最终高效地完成该钻孔的施工，并且成功控制了钻孔的飘斜，钻入矿区井下249.5m处0.8＊0.8的巷道内，全孔孔飘斜量仅为0.10度，取得了良好的效果。

2 2号充填孔地质概况及井身结构

该区域地层岩性为侏罗系砂岩，自上而下依次为：0m～63m为碳质粉砂岩、63m～128m为中砂岩与粉砂岩、128m～249.5m为碳质粉砂岩与砂岩相互交错，其中在195.4m～198.7m处为泥质砂岩。整体岩性研磨性、强度一般，岩心较脆。2号充填钻孔孔身结构参数见表1。

表1 2号充填孔孔身结构参数

3 钻探设备及钻探施工条件

2号充填孔选择的主要设备详见表2，施工场地受现有充填站的影响，悬空5m架设工字钢平台，通过测量效正平台做到水平误差在±2mm。

表2 2号充填孔主要钻井设备

4 施工中主要技术难点

康家湾矿2号充填孔钻探施工存在的最大问题是如何保证钻孔在25天工期内精准对穿地下249.5m处0.8＊0.8的巷道。

因按照合同工期和开孔时间计算我们必须保证在施工期内平均每天进尺在15m以上，这就意味着我们没有时间重新施工钻孔或偏斜以后再纠斜，必须一次成孔。若按照以往的施工工艺方法不采取相应的防偏斜措施根本无法到达地质设计目的。

施工期间，我们使用上海地学仪器研究所防磁无线光纤陀螺测斜仪每隔40m左右进行一次测斜，通过数据反映的情况调整扶正器、给进压力、钻进转速，逐步在工期内高效完成该充填孔施工。

5 采取的技术措施

通过以往钻孔施工经验的积累，我们在该孔研发了一套实用的钻孔防斜保障措施，在扶正措施上取得了一些突破。这套措施原理简单，可操作性高，效果明显，效益高，成本低，周期短。

5.1 主动钻杆扶正接手Ø133mm、Ø150mm及Ø114钻杆Ø122mm扶正器的实际应用

钻孔偏斜情况决定钻孔终孔靶点偏离情况，因此，控制钻孔的偏斜对于该孔是否能精准揭穿目标巷道有决定性的意义。

钻具在孔底的偏倒角决定于孔壁间隙和粗径钻具长度，即：

式中：b——孔壁间隙m，L——粗径钻具长度m。

康家湾矿2号充填孔的施工，因机台离地面悬空5m，采用下外径Ø168mm套管作为护筒，通过铅锤器及悬吊Ø150钻具入护筒内效正护筒，焊接固定护筒，防止在施工过程中摆动。之后如果采用Ø150mm的钻具+Ø114钻杆钻进。此时Ø65mm主动钻杆与Ø168mm套管（壁厚4.5mm）环空间隙为47mm，Ø114钻杆与Ø168mm套管环空间隙为22.5mm。

同理，在下完Ø146mm套管施工PQ122的绳索取芯钻进时，Ø114mm钻杆与Ø122.7mm钻孔的环空间隙为4.35mm，上述如此大的环空间隙为钻杆弯曲提供了很大空间，为钻孔偏斜埋下了隐患。

因此，减小Ø114mm钻杆与套管及孔壁、Ø65mm主动钻杆与套管的环空间隙对于预防钻孔偏斜显得极其重要。我们参照Ø122.7的扩孔器扶正的原理到厂家定做了一批Ø122mm的扶正器，同时针对Ø65mm主动钻杆与套管间的大环空间隙自主加工了Ø133mm、Ø150mm的扶正接手，解决了环空间隙大的问题。另外，每6m钻杆增加一个122钻杆扶正器相当于无线延长了钻具总长，解决了钻具不够长的问题。

最后，我们以减小环空间隙与延长钻具总长为突破口，经过每40m利用防磁陀螺测斜仪测斜数据的反映，保质保量地在合同工期内完成了该充填孔的施工。