大口徑瓦斯抽放孔下管的有關重點工藝實踐

摘要:下管是鉆探成井過程中最為關鍵的環節，需要具體研究分析工程情況，針對性地制定下管技術措施和安全措施。確定采用浮力塞下管法，對口焊接井管，逐一下入孔內。下管之前需要做大量的準備工作，對升降設備進行維護檢修，及時供應管材，制作專用工具等。對各部門進行明確的職責分工，要求所有工作人員配合作業，連續完成，克服勞動強度較高等困難。下管工藝嚴格按照施工流程進行，認真執行技術措施與安全措施。

關鍵詞:大口徑 下管 浮力塞 焊接

0 引言

瓦斯濃度超標是造成煤礦生產過程中事故頻發的重要因素，直接威脅著煤礦的安全生產，是煤礦災害防治的重點對象。我集團公司某礦屬于高瓦斯礦井，瓦斯防治工作顯的尤為重要。該礦為了加大瓦斯的抽放力度，確保達到有效的瓦斯排放量，保障煤礦安全生產正常進行，新建兩口瓦斯抽放鉆孔，我院具體施工了該項工程。

1 工程概況

按礦方設計要求，瓦斯抽放井管直徑為Φ720mm，終孔位于井下大巷底板之下，孔深360m。經過對當地地質資料的分析，并結合以往的施工經驗，我們制定了詳細的施工方案，決定采用Φ914 mm牙輪鉆頭鉆進，一徑到底。經過兩個月的施工作業，鉆孔深度位置到達巷道頂板位置。由于鉆孔孔底位置離大巷位置水平直線距離較近，鉆孔與大巷之間的煤幫厚度相對較小，如果繼續鉆進至煤層，有可能會發生煤幫被孔內泥漿沖垮的情況。即因煤幫不能承受孔內泥漿的壓力，致使泥漿將煤幫沖垮，鉆孔與巷道貫通，整個鉆孔的泥漿全部流入巷道，造成了鉆孔成為一個無泥漿的干孔，而無法采用利用浮力塞進行下管，給后期的最為關鍵的下管環節的進行造成極大的難度。鑒于這種情況，我們決定終孔于大巷頂底之上。在準備工作就緒后，開始進行下管。待到下管后，進行注漿固井，成井后由礦方在井下探尋鉆孔孔底位置，實施貫通。

2 下管前的準備工作

在臨近終孔之前，我們具體分析、研究工程的實際情況，制定了具有針對性的下管操作技術措施與安全措施，并且做了大量積極而細致的準備工作，以確保工程環節的有效銜接。

2.1 受力分析

設計采用的井管每米重量約261kg，全孔需下入350米管材，對所有井管進行對口焊接，管材重量最大可達到91噸，遠遠超出了設備的提升能力。如何加強設備的提升能力，有效降低設備的提升負荷，將壓力控制在有效范圍內，確保下管的安全順利，是我們分析研究的重點。

工程技術人員進行了下管的有關計算，統計應用井管重量、升降機卷筒提引繩承受負荷、鉆塔最大有效負荷、泥漿密度等有關數據，計算管材在孔內所受浮力、浮力與重力的差值、井管在孔內泥漿中所受的內外壓力差，逐一進行計算與對比分析。采用浮力塞下管法，利用浮力可抵消一部分管材的重力，降低設備的提升負荷。采用向井管內加水的方式可控制調節設備的提升負荷。我們還對所采用的Φ720mm井管進行取樣，在實驗室內做了有關的力學實驗，確定了該井管的抗壓強度等數據。經過一系列的計算分析，所有計算數據結果均在安全有效范圍之內。

2.2 設備與管材

設備:提升設備采用TSJ3000型鉆機，安裝水剎車裝置，鉆機卷揚機采用Φ26mm鋼絲繩;與鉆機配套使用的27鉆塔內套24.5米鉆塔，24.5m鉆塔封口用螺栓連接八根立柱支護加固27m鉆塔封口，以增強鉆塔的有效負荷。

吊帶:我們首次采用吊帶替換以往所使用的鋼絲繩套，吊帶與鉆機游動大鉤配套提吊井管，每根吊帶可承重40噸。

井管:我們所采用的井管是Φ720mm鋼塑復合管，要求井管生產廠家將每根井

管距管口500mm處等距鑲焊四個卡片，卡片成水平線圍繞井管一周，以便于下管時卡片穩固座于Φ720mm管夾之上。下管前對所有井管進行丈量，丈量井管的長度、壁厚、圓度，丈量井管用的量具與校正孔深的量具必須一致，以防造成誤差。按照下管順序對井管進行排列、編號，并做好記錄。對井管進行嚴格檢查，不符合質量標準的及時修正或更換。

2.3 組織分工

下管過程需連續完成，作業時間長，勞動強度較大。在做了充分的思想動員工作之后，對施工地質隊、生產技術、供應、機修、運輸、后勤等各部門進行嚴密的組織分工，明確職責，統一指揮，配合協作，嚴格執行崗位責任制。

3 下管工藝操作

3.1 下管方法

在一切準備工作就緒到位后，我們開始進行下管。根據本孔的孔深、孔徑、井管材料的強度、起重設備能力、鉆塔的承載負荷等，我們確定采用綜合下管法即鉆機升降機提吊加浮力塞(注漿逆止閥)下管法，在Φ914mm瓦斯抽放孔內對口焊接下入Φ720mm井壁管。浮力塞設置于下入的第一根井管中，設計位置在孔深348m處，即巷道頂板處。浮力塞下部連接1m長的Φ720 mm變Φ620mm注漿管一根，注漿管上設置四個注漿眼，以便下管后進行注漿固井。

3.2 升降機操作

指定一名操作比較熟練的鉆工操作升降機，采用吊帶與鉆機游動大鉤配套提吊，將井管依次下入孔內。操作升降機要緩慢，平穩，嚴禁急剎車，以防瞬間壓力過大。在提升、下放操作過程中，密切注意拉力表指示噸位，嚴禁超過鉆機鉆塔有效負荷。

3.3 焊接井管

井管的連接采用對口焊接方式，每根井管在下管焊接之前用砂輪機進行平底打磨，以便于對焊。在井管對焊過程中，要使用拋光機、砂輪機將焊渣清除，再進行下一層焊接。焊接好后，在兩管間焊加固貼片;焊接結束后進行嚴格檢查，確保焊接部位無沙眼。

3.4 壓力控制

為了使井管順利下入孔內，井管重力與所受泥漿的浮力的差值為正值，向井管內灌水，以抵消浮力。根據拉力表指示數據變化情況，酌情向管內灌水并記錄灌水量。通過系列公式計算，可精確計算出焊接井管中實管(有水)部分與空管(無水)部分各自的長度，動態掌握井管在孔內的凈重力值的變化情況，判斷何時需要向井管內加水及加水量，并將拉力控制在20噸左右。通過向井管內加水，即要使卷場機提升負荷控制在安全范圍之內，又要使井管內外的壓力差處于安全范圍之內。為了安全穩妥起見，要求在拉力表指示達到30噸后，采用水剎車裝置，以確保升降機能夠及時剎車。

3.5 安全措施

下管之前，施工人員詳細檢查了鉆機離合器、升降機制動帶、鉆塔的各部位，對天輪、游動大鉤、鋼絲繩和各處鋼絲繩卡子、繃繩、拉力表保險繩等的使用情況逐一進行了安全檢查，不符合要求的立即處理或更換。在下管過程中，要求所有現場工作人員具有自我保護意識，密切配合，相互照應，服從現場統一指揮。安全監察員全程監督各環節、各部位安全情況，確保下管工作安全順利完成。

4 結束語

經過全體工作人員的連續奮戰，終于將井管全部下入井中，取得圓滿成功，整個過程歷時60小時。此次下管的成功，一方面基于我們之前做了大量充分而細致的準備工作，另外一方面，歸功于所有工作人員的認真協作與不懈努力。在本次下管操作中，我們按照設計工藝流程進行，嚴格執行技術措施與安全措施，對升降井管、焊接等工藝重點掌控，并且對這些操作環節進行了創新改良。通過實踐，積累了寶貴經驗，增強了施工隊伍的實戰能力，為我們今后的大口徑工程施工奠定了一定的基礎。