淮南矿区新集二矿1煤地面排水钻孔的设计施工.pdf

第 2 4 卷 3 期 2 0 1 2年 3月 中国煤炭地质 COAL GEOLOGY OF CHI NA V0 l _ 2 4 No 0 3 Ma r 2 01 2 d o i ： 1 0 3 9 6 9 6 i s s n 1 6 7 4 1 8 0 3 2 0 1 2 0 3 1 8 文章编号 ： 1 6 7 4 1 8 0 3 ( 2 0 1 2 ) 0 3 0 0 7 1 0 3 淮南矿区新集二矿 1煤地面排水钻孔的设计施工 王 伟 ( 北京 市地质矿产勘查开发总公 司 ， 北京1 0 0 0 0 0 ) 摘要 ： 新 集二矿的主采煤层位 于山西组 的底部 ， 受到下伏太原组岩溶裂 隙含水层 的威胁 。为缓解井下 的防治水 压 力 采用 了在地面施工排水孔 的防治水思路 。根据钻孔的位置及地层情况 ， 采用了泥浆循环钻进与空气潜孔锤钻进 相结合 的方法。由于在钻孔施工过程中 ， 发生了泥浆向巷道渗漏 的情况 ， 为保证钻孔施工安全及井下生产安全而对 钻孑 L 设计深度进行了调整 ， 从 而顺利 的完成 了该孑 L 的钻探施工任务 。此孔 的成功 ， 可为类似地区施工矿井防治水钻 探 工程提供借鉴。 关键词 ： 地面排水孔 ； 设计变更 ； 空气潜孔锤 ； 钻探施工 ； 泥浆渗漏 ； 新集二矿 中图分 类号 ： P 6 3 4 5 文献标识码 ： A De s i g n a n d Co n s t r u c t i o n o f No 1 Co a l S e a m S u r f a c e Dr a i n a g e Ho l e i n X i n j i N o 2 C o a l mi n e ， Hu a i n a n Mi n i n g A r e a W a ng W e i ( B e i j i n g Mu n i c i p a l G e o l o g y a n d Mi n e r a l E x p l o r a t i o n a n d E x p l o i t a t i o n C o r p o r a t i o n ， B e i j i n g 1 0 0 0 5 0 ) Ab s t r a c t ： T h e m a i n m i n e a b l e c o a l s e a m s i n t h e X i n j i N o 2 c o a l mi n e a r e i n t h e b o t t o m p a r t o f S h a n x i f o r ma t i o n a n d t h r e a t e n e d f r o m t h e u n d e dy i n g T a i y u a n F o r ma t i o n k a mt f i s s u r e a q u i f e r T o r e l i e v e u n d e r g r o u n d wa t e r c o n t r o l p r e s s u r e ，s u r f a c e d r a i n a g e h o l e i d e a h a s b e e n a d o p t e d Ac c o r d i n g t o h o l e s i t e a n d s t r a t a c o n d i t i o n s ， c o mb i n e d mu d c i r c u l a t i o n d ril l i n g a n d a i r DT H h a mme r d ri l l i n g we r e u s e d D u r i n g t h e d ri l l i n g p r o c e s s ， mu d l e a k i n g t o r o a d w a y s h a p p e n e d ， t o e n s u r e t h e s a f e t y b o t h i n d r i l l i n g a n d u n d e r g r o u n d p r o d u c t i o n ， t h e d e s i g n e d d ri l l i n g d e p t h mo d i f i e d ， t h u s c o mp l e t e d t h e h o l e c o n s t r u c t i o n s mo o t h l y T h e s u c c e s s o f t h e h o l e d ri l l i n g c a n b e a r e f e r e n c e t o s i mi l a r a r e a mi n e w a t e r c o n t r o l d ri l l i n g e n g i n e e ri n g Ke y w o r d s ： s u rf a c e d r a i n a g e h o l e ； d e s i g n m o d i f i c a t i o n ； a i r D T H h a m me r ； d ri l l i n g c o n s t ruc t i o n ； m u d l e a k a g e ； x i n j i N o 2 c o a l mi n e 0 前 言 1 钻孔设计技术要求 国投新集二矿是新集煤矿开发建设的第二对矿 井。它位于凤台县 1 2 k m处 ， 走向长 6 k m、 宽 5 k m， 面 积 3 0 k m 。地质储量 5 3 3 亿 t ， 可采储量 1 9亿 t ， 核 定年生产能力为 3 1 0万 t 。 1 煤层为山西组最下一层可采煤层 ，煤层平均 厚度 2 8 5 m， 属于较稳定 、 大部可采的优质煤层 ， 其 储量 占矿区总储量的 1 2 。经济的发展对煤炭资源 需求量加大， 对 1 煤层开采成为必然。 山西组下伏石 炭系太原组灰岩 突水成为开采 1煤层 的最 主要威 胁 。 根 据 1煤 层 首 采 面 开 采 的 防治 水 方 案 要 求 对一 6 5 0 m水平水仓进行扩容 ， 增加其排水能力 ， 施工 孔径 q 3 2 5 mm排水孑 L 至一 6 5 0 m水平 ， 直接排水到地 面 ， 以缓解井下的防治水压力。 作者 简介： 王伟 ( 1 9 8 4 一 ) ， 男 ， 助理工程师 ， 主要 的研究方 向为煤 田地 质 。 收稿 日期 ： 2 0 1 1 - l 1 2 2 责任编辑 ： 樊小 舟 设计钻孔深度为 6 7 5 m， 其主要技术要求如下 ： 开孔钻进至片麻岩下 8 0 m ( 即孔深 2 3 0 m) 稳 定基岩段 ， 下人第一路护壁管并固管到孔 口返浆 其 规格为 q 4 8 0 mm x 1 0 mm螺旋焊管 ：第一路护壁管固 管 结 束 后 ，全 孑 L 下 入 第 二 路 工 作 管 ，规 格 为 p 3 2 5 mm 1 4 mm无 缝钢 管 。 每 1 0 0 m测一次天顶角，终孑 L 计算坐标与井 管实 际位 置 的误 差 1 5 m。 下套管固井结束后 ，进行 固井止水质量检查 ( 图 1 ) 。 2 对设计 的变更情况 2 1护壁 管深度 护壁管的作用是为保护新生界松散层段 防止 塌孔 、 或遇基岩段漏失时埋钻事故的发生 ， 故没必要 进入基岩 8 0 m之多 只要岩石稳定 ， 能坐住套管即 可。本井 1 5 0 2 8 8 m为 1 3 8 m的花岗片麻岩 ， 岩石硬 度极高 ， 普通牙轮钻进效率极低 ， q 6 0 0 mm钻进 8 0 m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 3期 王 伟 ： 淮 南 矿 区新 集 二 矿 1煤 地 面 排 水钻 孔 的设 计 施 工 7 3 的仅是为了改变硬质合金切削破岩的位置 ，若 回转 速度过 慢 时 ， 切 削将 打入先 前 冲击过 的坑穴 中 ， 从 而 引起钻头回转受阻 ， 使钻进效率降低。 若回转速度过 快 ， 钻速不会增加 ， 却会导致切削刃过早磨损 ， 影 响 钻头寿命。 岩粉的上返速度应达到2 0 2 5 m s 。 岩粉颗粒 的大小 ， 通 过 岩粉 大 小可 以判 断 风 量 、 风 压 的大 小 ， 钻头破碎岩石的程度。假如颗粒较大 ，说 明孑 L 内风 量 、 风 压适 中 ， 钻 头破 碎 岩石 的能 力很 强 ， 这 样 有 利 于冲击器 的工作， 达到理想的进尺情况。 假如颗粒较 小( 粉状 、 小球状) ， 或者是风压升高 、 扭距增大 ， 说明 风量、 风压较小岩粉没有及时排除孔内， 使岩粉在孑 L 内二次研磨 ， 这个情况应加大风量 、 风压 ， 使 岩粉及 时排除孔 内。 4 下套管及 固井 此次施工的钻孔共下入表层护壁管及工作管两 路套管 ， 其 中护 壁管 0 0 0 1 6 1 0 0 m， 孔 径 q 6 O O m m， 下入 q 4 8 0 mmx 1 0 m m螺旋护壁管 ：工作管 1 6 1 O 0 终孔 ， 孔 径 为 q ) 4 4 5 m m， 终 孔 后 ， 全 井下 入 q 3 2 5 mmx 1 4 ra m 工作管 。 4 1下管前 的 准备 为保证下管顺畅， 应调整泥浆性能参数。 泥浆 粘度 ：新地层段 2 5 s ，基岩段 2 3 s ；密 度 1 0 2 1 0 5g c m。 。 校正孔深。 对钻具进行准确丈量， 保证下管深 度准确。 根据地层情况和所下套管的质量，在确保安 全的前提下， 合理选择下管方法 ， 其中工作管采用浮 力 阀下管 法 。 下管前用大一级直径 的探井器进行探井顺 孔 ， 以保证下管工作顺利进行。 井管夹板应用厚 2 0 ra m钢板制作，确保安全 下管 。 4 2下管 作业 为保证管路安装连接达到设计要求下管时 使用专用的定位夹具和卡规 ，严格控制安装时的尺 寸精度、 同轴度和直线度 ， 每处焊缝的同轴度偏差不 超过 千分 之一 ， 根据 管材 质量 加焊 4 1 2道 加强 筋 。 在提吊井管时要稳拉、 慢放， 下管遇阻时不得 猛墩 在下井管过程中，因浮力大于井管靠 自重无 法下入井内时 。 可向井管内回灌稀泥浆或清水。 回灌 量 的多少 ， 根据 下井顺 畅情 况而 定 。 下管过程中采用经纬仪进行定位， 东西、 南北 向各放置一 台， 同时进行套管的定位工作 ， 以确保套 管 同轴 度 ， 下置顺 畅 。 4 3 固井工作 固井设备为泥浆泵、 清水泵。 固井前对固井设 备进行检查 ， 确保固井工作I rON进行。 冲孔。钻杆下入孔底， 上口用接手对接， 用稀 泥浆 冲孔 ，当孔内泥浆密度降为 1 O 5 I 1 0 g e m。 时 为止 。 砖砌 2 0 m 储浆池和泵浆池， 连接水路管道。 固井采用 P 0 3 2 5 # 水泥， 水泥、 水、 ld J U 剂用 量 准确 计算 ， 采用 水泥搅 拌 车预先 搅拌 好 ， 运 到施 工 现场后放浆的同时开动泥浆泵进行注浆 。 泵浆完成后进行替浆， 准确计算替浆量。 5 结语 在矿井工业广场布设钻孑 L 时一定要考虑钻孑 L 位置 与井下 巷道 的位 置关 系 ，不 宜 与原有 巷道距 离 太 近 ， 以 防钻井施 工过 程 中发生 井巷 漏浆 的事故 ， 影 响钻孔 质量 与井 下巷 道 的安全 。 在施工有火成岩、变质岩等较硬岩层的钻孔 时 ， 从经济技术角度考虑 ， 钻孔的施工可以应用泥浆 循环钻进与空气潜孔锤钻进相结合的方式进行 。 参考 文献 ： 1 鞠远江， 窦艳 兵， 陈新宏 ， 等 新集煤矿 1 #煤开采底 板突水可 能性 分析【 J 水文地质工程地质， 2 0 0 8 ， 3 5 ( 4 ) ： 3 9 - 4 1 ， 5 0 2 顾荣 鲜 第 四纪 沉积 土层钻 探工 艺及 实践l J 电力勘测 ， 1 9 9 7 ， 1 6 ( 4)： 3 9 4 2 3 】 王如飞， 秦志坤， 彭万利， 等 液 动冲击 回转 钻探技术的应用 J lJ _ 探矿 工程( 岩土钻掘工程 ) , 1 9 9 2 ， ( 5 ) ： 4 7 5 0 4 郑任 水井 反循环工艺 的现场设计 煤 It l 水文地质工程地质研究 M 江苏 徐州 ： 中国矿业 大学 出版社 ， 1 9 9 9 ： 1 8 3 1 8 6 5 李改成 泡沫灌 注系统 J l _煤 田地质 与勘探 ， 1 9 9 4 ， 2 2 ( 4 ) ： 3 6 李改成 牙 轮钻进 中钻铤直 径的选配及孔壁特 征 J J _ 探矿 工程( 岩 土钻掘工程 ) , 1 9 9 4 ， ( 5 ) ：5 1 5 1 7 张德荣 ， 贺洪钧 煤炭地质勘查钻探工程 的施T 管理 J 1 云南煤炭 ， 2 0 0 8 ， ( 4 ) ： 2 4 - 2 7 【 8 黄强 ， 马 文英 ， 曹品鲁 ， 等 空气泡沫钻井 流体井壁稳定性研究 J lJ 石油钻探技术 ， 2 0 1 1 , 3 9 ( 1 ) ： 5 2 5 5 【 9 】 金衍 ， 陈勉 水敏性泥 页岩地层临界坍塌 时间的确定方法 J J - 石油 钻探技术 ， 2 0 0 4， 3 2 ( 2 ) ： 1 2 1 4 1 0 1 赖晓晴 ， 申瑞臣 ， 李克华 ， 等 稳定泡 沫钻井 流体 抑制性 研究 J 长 江大学学报 ， 2 0 0 6 ，3 ( 1 ) ： 2 5 - 2 8 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m