天井钻机在大屯锡矿的应用

杨 海

（云南锡业股份大屯锡矿三坑钻探措施队，云南 红河 661100）

1 天井掘进施工的主要方法

目前天井施工主要有爬罐法、凿岩爆破法、深孔爆破法、吊罐法、钻进法五种方法。

五种天井掘进方法各有利弊。由表1可以明显看出钻井法在天井施工中的优势，大屯锡矿通过多年的实践探索，以使用天井钻机施工的钻进法最为安全高效，本文介绍的天井施工都为此法[1-3]。

表1 各种天井掘进方法对比

2 天井钻机的施工工艺

2.1 针对预定施工点用地质钻机先进行钻进

针对要进行天井施工的地点进行地质钻井取出该地层的岩矿芯进行地质编录收集，制作出图表。以我矿1540中段芦塘坝210+1剖2#钻窝为例。根据表格上的数据我们可以明显的看出我们在进行天井施工时应注意11米～15米，51米～53米，66米～70米，91米～97米的施工。

针对要进行天井施工的地点进行地质钻井取出该地层的岩矿芯进行地质编录收集，制作出图表。以我矿1540中段芦塘坝210+1剖2#钻窝为例。根据表格上的数据我们可以明显的看出我们在进行天井施工时应注意11米～15米，51米～53米，66米～70米，91米～97米的施工。

表2 钻孔地质情况表

2.2 不同地层导正杆布置方法

为达到防斜目的，至少布置3根稳定钻杆，即近钻头稳定钻杆、中稳定钻杆和上稳定钻杆。根据压力管道具体情况，适当增加稳定钻杆，并根据测斜结果进行调整。一般施工长度在50m内，钻杆内配3根稳定杆，可按1+3+5/7方式配置；一般施工长度在100m内，钻杆内配3根～4根稳定杆，可按1+3+20+50～60配置；也可在10m内配2根，20m内配1根，40m内配1根。使用情况不够明显，于是我们根据自身情况，对过去的钻孔的导正钻杆逐一核对比较，得出适合我矿地层的导正钻杆需加密排列[4-6]。

2.3 根据不同地层调节合适钻进压力

影响钻孔偏斜又一重要因素是钻压，钻压过大，钻杆可能失稳。但钻压过低，钻进速度会较低。随着钻孔深度的增加，摩擦阻力增长很快，逐步减低转速，适当增加钻压，保持钻速均匀。

我们在导向钻杆合理布置后，施工3个钻孔找出较好的压力布置规律，以塘子凹1800平台回填井为例作介绍。

随着钻孔深度的增加整体上大泵提供的旋转压力不断增大，但是由于钻杆的自重增加小泵的压力反而减小，但如岩石较为松软是要适当的减少旋转压力。

2.4 扩孔施工介绍

图1 扩孔刀头

天井钻机施工过程包括导向孔钻进和扩孔两部分。扩孔是天井成型最主要的工作，在这一过程中，到刀盘的安装与拆卸最为困难与危险，特别是AT3000型钻机配套的3米刀盘，此刀盘由拉杆，稳定块，滚刀，刀盘体及冷却系统组成，直径3米，重达八吨，所以在扩孔前要2米刀盘安装的基础上，制作专用辅助吊臂，把辅助吊臂固定连接在主钻杆上，找出四个刀座重量中心点，进行吊钩焊接，用手拉葫芦把刀座吊起来进行安装和拆卸，同时为了增加安全性引进电动扳手，进行螺丝紧固，并制定合理的安装步骤；在扩孔中要根据扩孔所需要的拉力（滚刀对岩石的压力）和回转扭矩合理的选择扩孔参数保证扩孔速度和作业效率；在扩孔完成后以地质钻探塔架为原型，用壁厚10毫米的风管制作成四脚把杆，制作专用吊轴、斜拉杆和横拉杆等，设计出四脚刀盘提升塔架进行刀盘拆卸。并在原有2米天井钻机刀盘拆卸的基础上制定出3米天井刀盘拆卸步骤：

安装提升塔架——使用挂钩固定刀盘——铺设H型钢——推离钻机——移去H型钢——提升刀盘刀盘底部高于地面——再次铺设H型钢——下方刀盘于H型钢上——推离刀盘等步骤完成了第一口3米井的刀盘拆卸工作。

在天井钻机扩孔工况中，设置合理的扩孔参数以及处理各项现场问题关系到能否顺利进行扩孔掘进，必须根据地质状况进行认真分析。本文通过天井钻机施工工艺的重点问题进行分析，解释了天井钻机施工中导向孔的偏斜率较高，给下部寻找钻头带来较大困难，对于复杂地层的施工，施工进度缓慢，导致施工成本消耗大，工效低，延长成井周期等问题，并将我矿长期使用天井钻机所积累的宝贵经验与大家分享，该分析为以后天井钻机的优化设计以及制造设计自动化、智能化大型天井钻机的提供了理论依据。