井下探放水钻孔施工偏斜原因分析与管控措施

马延庆

摘要：根据《煤矿防治水细则》，当掘进前方或采煤工作面存在水体影响采掘安全时，应当超前进行钻探疏放，疏放完毕消除威胁后方可进行采掘活动。在疏放钻孔施工过程中，受到各种因素的影响，会导致钻孔偏斜，影响探放水效果，达不到预期的探放目的，甚至造成钻孔报废，浪费大量人力物力，因此在施工过程中需要随时控制钻孔在空间位置的变化，预防和纠正钻孔的偏斜，对造成钻孔偏斜的原因做了分析，提出一些主要的解决方案。

关键词：偏斜;倾角;方位;导向;扶正器

1 钻孔偏斜概念分析

钻孔在施工过程中的实际空间位置偏离设计空间位置，即偏离设计轴线，称之为钻孔偏斜或孔斜。

钻孔空间形态三要素：钻孔深度、钻孔的顶角（或倾角）及钻孔方位角决定了钻孔在地下空间的位置，这三个因素称钻孔空间形态三要素。

2 钻孔发生偏斜的原因

2.1钻场条件因素

（1）设备安装时不合乎要求，主要表现在地基不稳固或发生偏斜。

（2）钻机基础未安置水平或场地密实度差，钻进过程中产生不均匀沉降。

2.2地质条件因素

（1）岩石的各向异性在钻头处产生歪倒力矩使钻具倾斜而导致孔斜。

（2）钻进软硬夹层时，钻头处产生钻压差或钻头沿岩石节理面滑移。

（3）在破碎较严重的岩层中钻进，钻具在钻进方向上不容易被控制，钻头容易改变方向。

（4）在钻进中遇到溶蚀孔洞、大断裂带或老空洞等情况时，也会产生钻孔的偏斜。

2.3施工技术条件因素

（1）在开孔钻进中，因钻孔方位、倾角校放的不是很准确。造成钻机立轴与钻孔不在同一条中心线上造成钻孔的偏斜。

（2）开孔时钻机机高钻杆过长，立轴筒磨损间隙较大，容易使钻杆产生较大的摆动，直接影响钻头在孔底钻进时的稳定性。

（3）使用了弯曲的岩芯管、接首、钻杆等，都会使钻具连接后不正，导致钻孔歪斜。

（4）钻机在施工过程中，顶柱不稳、方向不正确，引起钻机移动。

2.4钻机具的操作组合方法不当因素

（1）钻机、钻具的组合使用不当。不能根据钻孔岩性和使用钻机的特点合理配置钻机和组合钻具。

（2）钻进施工时，误操作或钻机加压过大，导致钻杆产生严重的弯曲。

（3）在松散或较破碎的煤层或岩层中钻进，使用的冲洗液量过大，会较严重地破坏孔壁，造成孔内局部的塌孔，至使孔径无故扩大。加压钻进时，钻杆有弯曲空间，钻孔易产生偏斜。

3 钻孔偏斜的管控措施

（1）在安装钻机时，要能够保证钻机安装的稳固，保证其钻孔中心与立轴中心处于同一条直线上，如果条件满足，可以在钻场先做好水泥基础地坪，前后铺上枕木，打好固定地锚或顶柱，在施工过程中要经常检查地锚或顶柱看其是否松动，防止在施工过程中由于钻机的移动导致钻孔偏斜。

（2）钻机安装机高不宜过长，否则会导致钻进过程中出现钻杆的上下摆动幅度过大。

（3）钻孔开孔时，可以先在开孔位置凿个孔位，以防钻孔开孔打滑、跑偏，最好用开孔器开孔。

（4）扩孔时要带导向钻进，以防钻孔打偏。

（5）下套管时要保证孔口管的牢固性，孔口管下好用水泥浆固结时，在水泥浆还没有凝固时要对孔位，确保钻孔轴线在套管中心。

（6）钻进过程中下入孔内钻具要认真检查，弯曲和磨损严重的钻具不得下入孔内，钻机前夹持器螺丝要上紧，以防松动左右摆动。

（7）钻进中遇软硬地层交界面或倾斜岩面时，或者是出现岩层的破碎与完整的过渡时，要低速低压钻进，并控制好冲洗液的流量。

（8）采用扶正器，避免钻头钻进的震动引起钻杆巨大摆动，进而引发钻头角度的偏斜。

（9）根据施工经验和偏斜规律，可预先调整设计倾角，跟踪测斜，根据测斜数据分析，选择合适的钻具组合，当钻孔向上偏严重时，可换麻花钻具钻进。有向下偏趋势时，带岩芯管扶正钻进。

（10）优化钻孔工程设计，钻孔倾角α=arctan，式中A为钻孔落差，L为钻孔水平距离。通过施工发现当α较大时，钻孔偏斜较小。当施工钻孔的落差A一定时，可合理控制距离L。

4 结语

煤矿井下施工钻孔偏斜原因分析和管控措施的提出，可以看出目前的煤矿井下施工钻孔偏斜发生的原因有很多，所以在施工中要尽量避免偏斜，而且要及时了解钻孔偏斜情况，以便采取相应措施。 钻孔偏斜雖不可避免，但采取合理布孔、严格钻机安装、谨慎操作等预防、管控措施，能够在一定范围内合理的解决和控制钻孔偏斜问题，探放水钻孔的成孔率显著提高，确保煤矿安全生产。

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