深孔偏斜補煤程序與技術要點

陳益敏

（河南省地礦建設工程（集團）有限公司，河南 鄭州 450007）

深孔偏斜補煤程序與技術要點

陳益敏

（河南省地礦建設工程（集團）有限公司，河南 鄭州 450007）

本文介紹了巖心鉆探工程在煤層中采用偏心楔人工造斜技術進行偏斜造孔、補煤操作技術要點及操作程序等方面的研究與實踐，使鉆孔深部補取煤芯獲得成功，并將此工藝用于復雜事故鉆孔經驗與體會。

巖心鉆探；偏斜補煤；工藝程序；取煤管

1 概況

1.1 項目概況

河南某煤田預查區ZK012鉆孔，設計孔深：1200m，終孔孔深：1182.62m，煤層頂界：912.15m，止深：914.18m。終孔后測井驗證煤層打丟。起初，機臺接到補煤通知后，自行進行了偏斜鉆進。由于機臺很少經歷偏斜鉆進，更沒有經歷過深孔偏斜鉆進，在未準備偏斜鉆具情況下，僅采用短巖心管接舊金剛石鉆頭掃孔鉆進，結果在掃孔鉆進時，鉆具套入偏斜楔頂部，偏斜楔掃壞，松動，造成偏斜失敗。

技術人員到達現場后，召開技術專題會，分析失敗的原因，講解偏斜鉆進的技術方法、操作程序、技術規程，使機班長領會、掌握了技術要點，在技術人員的指導協助下，偏斜補煤獲得一次成功。

1.2 工程概況與地層條件

1.2.1 工程概況

ZK012鉆孔設計孔深1160m，終孔孔深1182.62m；鉆孔結構：一開0～6m采用φ130口徑，下入φ127孔口管，二開采用φ94口徑至終孔。

鉆進方法：使用TXJ-1600型鉆機，NBB250/6A型泥漿泵，以PDC鉆頭、金剛石鉆頭為主的普通單、雙管鉆進方法，使用優質“雙聚”泥漿護壁，裸眼鉆進。

1.2.2 地層條件

主要地層為下二迭統山西組（P1sh），為一套過渡相為主的含煤地層，二1煤段：泥砂巖及煤層組成，厚約45m，其中二1煤為主要可采煤層；大占砂巖段：為中細粒砂巖，厚約15m，為煤層頂板，是主要標志層之一；煤層頂界：912.15m，止深：914.18m。

2 深孔偏斜補煤的程序

2.1 偏斜位置的確定

在保證到達煤層頂板時的偏移量，盡可能減少鉆進工作量的前提下，一般需在礦層上部10m以上，起始孔段以巖層較完整，可鉆性中等，超徑量不大于10%的孔段為宜。

2.2 偏斜器和偏斜鉆具的準備

（1）偏斜器：偏斜器采用巖芯管制作，頂角設計角度按確定的偏斜位置及到達煤層頂板時的偏移量確定，一般不小于2°，不大于3°。偏斜器長度為設計偏斜楔斜面長度加0.5～1.0m的支撐管，支撐管上鉆6—8個小孔，以用木釘固定木塞；若用園鋼加工偏心楔楔體（不易掃壞，成功率較高，成本較高）。偏斜器下部（支撐管部分底部）可加工成30°的“V”字楔，在楔體上鉆2個φ8mm的小孔，孔距15mm與木塞連接（木塞上部開30°的“V”形槽）。

（2）偏斜鉆具：偏斜器連接器1個（絲扣與鉆桿或巖芯管連接，注意留通水孔）；木塞1根（長2.0～3.0m，外徑同巖芯管內徑，底端稍細）；錐型鉆頭2個（大端直徑處與鉆孔同徑）；長0.5m、1.0m、1.5m、2.0m巖芯管各一根；外徑鑲保徑合金的巖芯管接頭兩個以上，磨孔鉆頭1個（與鉆孔同徑）。

（3）偏斜器的連接：（見示意圖） ①連接器：用短鉆桿或鉆桿接頭加工，連接部分要保證一定厚度，開螺孔2個，留有通水孔。

②連接螺釘：可選用螺釘或鉚釘。

③楔體：采用巖芯管加工，開小孔6—8個，用木釘固定木塞。

④連接后檢查垂直度和連接部分的外徑不超出鉆孔孔徑。

⑤木塞：長度按2.0～3.0m加工，采用見水易膨漲的木材。

2.3 封孔

偏斜補芯應在鉆孔終孔，并結束了全部任務之后進行。首先封閉偏斜位置下部鉆孔，采用高標號（425#以上）水泥。水灰比0.4～0.5，泵注。封孔高度應保證在清除浮漿后，見硬位置不低于設計偏斜位置。封孔的同時進行偏心器和偏斜鉆具的加工。

不要求封閉的鉆孔、淺孔補取巖礦芯，可采用投石子（或“架橋”）的方法，從孔口直接投入或采用巖芯管送入，投到設計偏斜位置，搗實。爾后，下入連接好的偏斜楔。

2.4 偏斜器的下入

偏斜器下入之前必須進行清孔，采用與偏斜器全長基本相當的鉆具，將泥漿調整到最佳，逐段進行清洗，直至起下鉆具暢通無阻。

按照示意圖連接好偏斜器，慢速下至設計偏斜孔段，若為油壓鉆機，可以采用加壓的方式將連接螺釘（鉚釘）切斷；若為非油壓鉆機，可將偏斜器提起一定高度，將螺釘（鉚釘）墩斷。在此過程中要特別注意準確丈量、記錄偏斜器及所有下入孔內的鉆具，偏斜器到位后要準確記錄其深度位置。

2.5 固定偏斜器

可配制一定體積的水泥漿泵注，亦可配置有一定含沙量較高的泥漿注入。

2.6 掃孔與造孔

掃孔采用合金鉆頭，當鉆頭掃至偏斜器頂部時應特別注意（不可掃壞偏斜器），而后沖孔起鉆。起鉆后，換錐形鉆頭接0.5m長的短巖心管掃孔、造孔。錐形鉆頭在掃孔過程中，會沿著楔體的斜面下滑。在下滑過程中，若出現阻力加大，即可判斷已接觸巖石，開始造孔，這時應輕壓慢轉，不可操之過急。在掃孔過程中，會出現擠卡、憋車，應經常提動鉆具，一直掃到超出楔體斜面為止（超出越多，難度越大，但對下一個回次越有利），沖孔起鉆。

換1.0m長的短巖心管連接錐形鉆頭掃孔，其目的是削磨在新孔形成過程中，老孔與新孔之間造成的“狗腿彎”，掃到底后沖孔起鉆。在掃孔過程中，同樣會出現擠卡、憋車，應經常提動鉆具。

2.7 削磨“狗腿彎”

偏斜器斜面的頂角雖然只有2°30′—3°，但錐形鉆頭造出來的新孔，自錐形鉆頭在楔體斜面上接觸巖石開始，就自然在造新孔的過程中出現一個老孔與新孔之間的“狗腿彎”。這個“狗腿彎”不削磨好，若用粗徑鉆具直接轉入取心鉆進，鉆具則下不到孔底，必須逐級削磨“狗腿彎”。

接1.0m長的短巖心管在掃孔、削磨“狗腿彎”的過程中已經沒有阻力時，可換1.5或2.0m的短巖心管連接錐形鉆頭（注意，要再換一個鑲有新合金的異徑接頭，以利削磨“狗腿彎”）繼續削磨，直到可順利下入取心的粗徑鉆具為止。

2.8 磨孔

在多個回次掃孔、削磨“狗腿彎”的過程中，新孔孔底可能落有合金塊、鐵屑，且孔底呈錐形，在轉入正常鉆進之前，特別是轉入采用金剛石或復合片鉆頭鉆進之前，應用磨孔鉆頭（平面合金鉆頭）將孔底磨平，并在磨孔過程中，將掉入新孔內的合金塊、鐵屑磨得由大變小，以大泵量的沖洗液攜帶至地表，使孔底平而干凈。

2.9 轉入正常鉆進

轉入正常鉆進的第一個回次，所用粗徑鉆具的長度，應小于削磨“狗腿彎”最后一套鉆具的長度。在下鉆和鉆進過程中若不出現異常現象，說明偏斜造孔已經完全成功。

2.10 補煤

為了保證補煤一次成功，應事先檢查取煤管的性能，確保靈活可靠。還需要提醒的是，取煤管的長度不可超過削磨“狗腿彎”后，進行正常鉆進時粗徑鉆具的長度。即正常鉆進的最后一個回次，所用粗徑鉆具的長度，要大于取煤管的長度，為取煤管的順利下入創造一個良好的工作條件。

結語

在優化鉆探施工工藝的同時，一套簡易完善、經濟的質量保證和事故處置措施的實施，對降低施工成本，提高施工質量及經濟效益是非常有益的。偏斜造孔技術方法的成功應用，

[1][蘇]力馬諾夫等著.勘探鉆孔定向鉆進[M].1982年3月，長沙化學礦山設計研究院編譯.

[2]趙國隆，劉廣志，李常茂.勘探工程技術[M].上海：上海科學技術出版社，2003.103-111.

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