仰角鉆孔快速治理采空區高溫火源施工技術

摘 要:本文簡要介紹了仰角英鉆孔的施工方法、工藝、技術、安全措施等鉆孔施工技術，尤其是鉆孔與高溫火源處貫通后的施工安全技術管理，對處理高溫火源和Co有重要的借鑒意義。

關鍵詞:仰角鉆孔高溫火源鉆孔結構鎖口技術

中圖分類號:TD712文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)07(c)-0074-01

概況:楊柳煤礦是淮北礦區高瓦斯突出和自燃發火嚴重的礦井，隨著10414綜采工作面的正常回采，由于各種因素影響，在2月27日早班發現10414工作面尾部聯巷封閉墻內外CO濃度嚴重超標，初步判定高溫火源在10414切眼上部采空區附近。為盡快整治好這一嚴重隱患，經搶險指揮部研究決策，利用10414底板風巷抽采巷36#鉆場，采用仰角鉆孔施工到采空區高溫火源處，以便有效注入水、氮氣和三項泡沫，及時有效消除高溫火源和一氧化碳氣體。

1 仰角鉆孔施工技術原理

仰角鉆孔:就是利用10414風抽巷(10414工作面底板抽采巷)，在36#鉆場及附近向10414工作面(原切眼上部附近)采空區高溫火源處施工仰角鉆孔，采用防治水鉆孔結構和施工程序及原理，將鉆孔穿過采空區終點控制在高溫火源處，然后向采空區高溫火源處注水、注氮氣和三項泡沫，快速消除高溫點和CO氣體。

2 鉆孔設計主要參數

鉆孔設計為二組九個鉆孔，鉆孔終孔有效控制采空區傾向60m，走向35m的范圍。

3鉆孔和孔口結構設計

3.1 鉆孔結構(見附圖)

(1)第一層護壁固管采用φ108mm套管6～8m，孔口采用φ4寸法蘭盤(承壓≥25kg)鎖口，外用φ4寸法蘭閘閥(承壓≥25kg)連接，以便鉆孔施工到采空區有效控制采空區外流氣體(同時準備好黃泥和水泥藥卷，用黃泥封堵效果更快、封實有效);(2)第二層注漿管采用φ73mm套管，終口到采空區高溫火源處。(3)施工到采空區鉆孔下第二層φ73mm套管后，孔口采用 “φ4寸法蘭反向雙盤”(內焊接φ73mm套管接頭)與φ108mm套管孔口φ4寸法蘭盤連接;既能確保承壓≥25Kg，又能省去傳統第二次注漿固管的煩瑣程序。(4)“φ4寸法蘭反向雙盤”再用φ4寸法蘭閘閥連接，確保其隨時開啟和關閉。

4仰角鉆孔施工工藝和技術

4.1 擴孔和安裝第一層套管

(1)擴孔:采用二次帶導向鉆具或導向鉆頭擴孔，同時在孔口附近200～300mm打好鎖口錨桿。(2)擴孔工藝:采用自制組合導向擴孔鉆具(如圖所示)，將鉆孔擴至8～9m，孔徑≥153mm。;(3)安裝φ108mm套管:選用1m長一根(2m長度需人工安裝)，認真檢查套管，確保管口絲扣合格，然后利用鉆機將套管安裝入孔內;在安裝套管時用麻袋片纏在管壁上，使其形成壓邊魚鱗搭接狀。(4)套管安裝到位后，管口外漏孔口300mm用管卡鎖在錨桿上，并用鉆機頂住防止下滑。

4.2 注漿封孔固管

根據鉆孔設計、用途和注氮設備壓力要求，選用聚氨酯封孔固管。其特點是:其一、注膠凝固快(比水泥注漿快8小時);其二、注AB膠操作簡便、省時、省料;其三、用麻袋片纏管壓邊使其形成環狀魚鱗搭接，AB膠迅速膨脹形成環狀魚鱗倒刺固管，增加了鉆孔封孔固管穩固強度。

(1)壓風吹注法:將壓風管路A、B兩根分別連接在自制“山”型封孔器，同時將A、B出口管分別插入鉆孔內300mm深，孔口用快干藥卷封堵200mm;然后分別用30-50秒時間將A和B膠吹注管壁內即可。(2)孔口組合:將孔口安裝φ4寸法蘭盤接頭并用鋼絲繩將法蘭盤接頭鎖在孔口鎖口錨桿上(再次加固)。

4.3 掃孔鉆進工藝及安全重點

(1)安裝好孔口抽采器，采用φ94mm復合片鉆頭鉆進，檢查和確認防噴抽采裝置安裝穩固后，實施邊鉆進邊抽采技術方案鉆進。(2)鉆孔施工接近終孔深度時，注意觀察表壓和孔內返水情況。(3)鉆孔施工到采空區底板時，集中精力判斷采空區的異物情況，以便調整鉆機鉆進參數防止鉆孔事故;施工到采空區時，用水反復向采空區注水，并由救護隊員觀察水溫和瓦斯、CO等有害氣體的濃度變化情況，發現異常情況立即斷電撤人。(4)起鉆時必須在救護隊員監護下進行，正確使用防噴抽采裝置，鉆桿操作人員要正確佩戴自救器，防止起完鉆桿時CO突然大量涌出傷人。

4.4 第二層φ73mm套管安裝、固管技術

(1)安裝套管前先拆卸孔口抽采器和閘閥，必須在確保無CO涌出等安全的前提下方可安裝。(2)選擇好φ73mm套管1.5m/根，前段用花管，并認真檢查套管內、外絲扣;(3)使用鉆機將套管送入鉆孔，安排專人記錄所下的套管數，下到最后一根時，反向用鉆桿的母絲部將套管頂至鉆孔孔口處，外露300mm;(4)用φ2寸管卡把φ73mm套管鎖在孔口鎖口錨桿上(防止下滑傷人)。

4.5 孔口組合件安裝和鎖口技術

(1)把“φ4寸法蘭反向雙盤”φ73mm接頭套上φ4寸粘口后，一起放在鉆機前端鉆桿上，用鉆機送至孔口。(2)順時針旋轉“φ4寸法蘭反向雙盤”φ73mm接頭，接頭與φ73mm套管旋緊，使用鉆機將“4寸法蘭反向雙盤”頂住，然后拆卸φ2寸管卡，與第一個φ4寸法蘭盤對接好后用螺絲上緊。3)把“φ4寸法蘭反向雙盤”用拉絲和鋼絲繩掛在鎖口錨桿上，拉緊鎖住孔口組合件。4)孔口組合件外用φ4寸閘閥(中間加φ4寸粘口)連接后，即可進行注漿、注液和注入三項泡沫工作。

5效果分析

鉆孔和孔口結構設計，主要根據防治水鉆孔結構和施工程序，結合現場實際對原設計進行了改進，簡化了不符合實際的環節，使每孔均能提前約16小時完成，為及時消除高溫火源和CO創造了條件。其特點和效果如下:

(1)鉆孔套管采用麻袋片纏裹使其形成魚鱗搭接狀，用壓風注入聚氨酯(A、B膠)迅速膨脹后，形成了環狀魚鱗倒刺，固管效果快、穩固性強、即確保了抗震承壓能力，又能達到安全有效。(2)用聚氨酯作為注漿封孔劑，比傳統用水泥漿液注漿封孔能提前8小時完成鉆孔施工。(3)采用自制“孔口組合套件”減少了二次注漿封孔固管這一煩瑣環節，又提前了約8小時完成鉆孔施工。(4)仰角鉆孔施工角度大，孔口外采用鎖孔錨桿(提前打好)鎖住孔口組合套件，進一步穩固鉆孔套管及鉆孔質量，組配合理，內實外美，安全可靠。

參考文獻

[1]馬沈岐.瓦斯地質鉆探工藝研究.探礦工程，2007.

[2]馬沈岐，王艷紅.非平衡鉆進中的鉆進問題.煤田地質與勘探，2008.