大口徑透巷道排水鉆孔施工技術(shù)研究

米彥軍

摘 要：煤礦作為高危行業(yè)之一，安全生產(chǎn)始終是頭等大事。煤礦井下作業(yè)因?yàn)檫h(yuǎn)離地面，地形復(fù)雜，環(huán)境惡劣，容易發(fā)生事故，發(fā)生事故時(shí)搶險(xiǎn)救災(zāi)工作的展開也較為困難。因此，對(duì)井下排水作業(yè)施工管理是煤礦安全生產(chǎn)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局將本著“安全第一，預(yù)防為主”方針，作為貫穿整頓和規(guī)范市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)秩序全過程的一項(xiàng)重要任務(wù)。在充分發(fā)揮法律手段的作用、依法開展整治工作的同時(shí)，安全生產(chǎn)監(jiān)督管理部門將進(jìn)一步加強(qiáng)監(jiān)管方法和科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新。文章主要針對(duì)透巷道鉆孔尤其是大口徑透巷道鉆孔的封閉技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析與總結(jié)，并根據(jù)其特殊性提出一些參考意見，僅供參考。

關(guān)鍵詞：大口徑；透巷道；排水鉆孔；鉆進(jìn)工藝；套管封閉止水

1 排水孔技術(shù)要求

1.1 排水孔結(jié)構(gòu)

一級(jí)孔徑350mm，深8m，下5325mm套管8m，管外用水泥全封閉，隔離第四系表土層；二級(jí)孔徑300mm，深176.11m，下5273mm局部套管24.20m，上頭在151.91m，下頭在197.28m處，管外用水泥砂漿封閉，隔離煤四采空區(qū)；三級(jí)孔徑250mm，深198.43m，透巷道，下5245mm局部止水套管并止水合格后，全孔下5219mm套管，長(zhǎng)197.82m，管外用水泥全封閉，排水管高出地面1m，并且與一級(jí)套管焊接密封。

1.2 技術(shù)要求

1.2.1 要求終孔位置偏斜控制在1.5m之內(nèi)。

1.2.2 保證井下管子道順利找出終孔位置。井壁固井水泥要嚴(yán)密牢固，管內(nèi)管外不漏水，管體不下沉，井管內(nèi)暢通，無堵塞物。

1.2.3 所有井管在下過程中要牢固焊接在一起，要直、完整地一次下到孔底，中間不能有斷開、漏水、或錯(cuò)茬，注漿固結(jié)井管終孔后，孔口管要與井管外露部分焊接在一起。

1.2.4 每鉆進(jìn)50m進(jìn)行一次孔斜測(cè)量，偏差不超過要求。終孔后給出測(cè)斜資料和準(zhǔn)確的孔底坐標(biāo)，保證井下管子道能順利找到鉆孔。

2 施工工藝

2.1 鉆進(jìn)工藝

文章主要以第四系回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)工藝為例，重點(diǎn)分析討論在進(jìn)行鉆進(jìn)過程中存在的一些問題以及需要注意的事項(xiàng)，使用設(shè)備如下：TSJ-660/6型回轉(zhuǎn)鉆機(jī)、C750-300S空氣壓縮機(jī)、J250B型沖擊器和與鉆孔結(jié)構(gòu)相匹配的潛孔鉆頭。

2.1.1 在進(jìn)行鉆進(jìn)施工前，必須要檢查相關(guān)設(shè)備的質(zhì)量以及鉆進(jìn)所需的相關(guān)機(jī)械設(shè)備，必須認(rèn)真做好施工前的準(zhǔn)備工作。針對(duì)每一個(gè)小的細(xì)節(jié)進(jìn)行檢查，當(dāng)發(fā)現(xiàn)問題時(shí)要給予及時(shí)的處理，上報(bào)有關(guān)負(fù)責(zé)人進(jìn)行解決。絕對(duì)不能馬虎，草草了事，這也是為了日后的施工打下良好的質(zhì)量保證，相應(yīng)機(jī)械設(shè)備安裝完畢以后，要經(jīng)過再次核查，方可投入使用，進(jìn)行施工。

2.1.2 在施工的過程中，一定要遵循一定的施工原則進(jìn)行鉆進(jìn)，通常情況下采用“先探后擴(kuò)”的施工方法及其原則，可以先用150mm大小的鉆頭進(jìn)行垂直慢速的試探鉆進(jìn)方式，當(dāng)沒有問題出現(xiàn)時(shí)，將孔徑設(shè)置為8m后，就可以進(jìn)行下一級(jí)套管的擴(kuò)孔，采用一級(jí)套管的主要目的就是為了確保鉆進(jìn)的垂直，起到一定的導(dǎo)管作用。

2.1.3 為了保證施工質(zhì)量，在針對(duì)不穩(wěn)定土層、采空區(qū)以及孔壁易裂縫等地方都采用了快凝硫鋁酸鹽水泥進(jìn)行建筑施工，這樣不僅僅減少了水泥封閉的時(shí)間，更是大大提高了鉆進(jìn)的工作效率。但與此同時(shí)，需要注意的是就是在施工前要保證管壁水泥漿固定且孔內(nèi)沒有過多的消耗大量用水。

2.1.4 在特殊地段進(jìn)行鉆進(jìn)施工時(shí)，也要采用特殊的工藝進(jìn)行施工，例如在基巖地段就分別采用了5300mm和5250mm的釬頭進(jìn)行鉆進(jìn)，在整個(gè)過程中，將轉(zhuǎn)速控制在35r/min，這樣做的目的也是為了更好的保證施工質(zhì)量。

2.1.5 鉆孔過程中要時(shí)刻關(guān)注煤粉噴出量、風(fēng)力以及壓力大小、鉆孔周圍變化、鉆探進(jìn)度等，這些都是需要注意的重點(diǎn)。在鉆進(jìn)采空區(qū)域時(shí)，要及時(shí)的注意提鉆。防止因風(fēng)量而導(dǎo)致采空區(qū)出現(xiàn)塌陷，進(jìn)而導(dǎo)致鉆頭被埋，或者因?yàn)殂@頭沖擊或風(fēng)速的原因而導(dǎo)致采空區(qū)埋鉆塌陷，并造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失以及人身安全事故的發(fā)生。所以在采空區(qū)域要使用鉆頭較小的鉆頭進(jìn)行施工作業(yè)，而且要改變以往的鉆頭方式，采用旋孔式進(jìn)行施工。

2.2 套管封閉止水

在巷道施工后，往往有的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)涌水等現(xiàn)狀，分析原因主要以下兩點(diǎn)：鉆孔過程中遇見的裸孔段沒有進(jìn)行很好的封閉，從而導(dǎo)致涌水層密封不嚴(yán)。采空區(qū)隔離部位密封出現(xiàn)質(zhì)量問題，導(dǎo)致涌水現(xiàn)象的發(fā)生。除此之外，還可以通過其他測(cè)試方式進(jìn)行檢驗(yàn)。針對(duì)孔內(nèi)下部5245mm等部位套管過程中是否沾滿粘土，在進(jìn)行下管的過程中可以設(shè)置相應(yīng)的止水閥，套管進(jìn)入內(nèi)部時(shí)就可以減少水量的涌現(xiàn)。經(jīng)過研究測(cè)試發(fā)現(xiàn)，采空區(qū)的水位必須達(dá)到142m以上的砂巖位置，只有這樣才能夠確保巷道內(nèi)的安全。與此也能夠清楚的判斷，該段就是煤四頂板以上的砂巖層。

該水潰出后有兩個(gè)泄水通道，一是通過煤四隔離套管外封閉不好的間隙進(jìn)入采空區(qū)，二是通過鉆孔直接進(jìn)入巷道。在此情況下鉆孔的封閉采取的措施為：

在巷道內(nèi)，通過巷道頂板，向鉆孔和5245mm局部套管2和二級(jí)鉆孔之間隙塞入止水材料并搗實(shí)，達(dá)到嚴(yán)密不滲水，并能承受2.0M/a的壓強(qiáng)。

鉆具在進(jìn)入孔內(nèi)施工中，必須保證在底部設(shè)置一個(gè)止水膠閥，同時(shí)保證套管的尺徑口在5273mm以上，在膠塞處設(shè)置一個(gè)噴頭。并且保證膠塞口與套管口緊密的結(jié)合，這樣才能有效的防止水涌現(xiàn)象的發(fā)生。

封閉后，提出鉆具和膠塞，把5245mm套管以上5273mm套管內(nèi)部的水泥封料掃孔沖凈，并填入粘土，為封閉采空區(qū)上部鉆孔和5273mm套管間隙做準(zhǔn)備。用清水把鉆孔內(nèi)沖干凈后，用水泥漿向孔內(nèi)沖砂，在5273mm套管（局部套管1）和鉆孔間隙形成水泥砂漿，并用平口鉆頭多次搗實(shí)，盡量使水泥砂漿充填套管和鉆孔間隙并達(dá)到密實(shí)的目的，形成水泥封料。完全堵塞由鉆孔向采空區(qū)過水的通道。

在鉆孔內(nèi)充填粘土到砂巖含水層底部位置，并注漿封閉含水層。

沖掃孔。把鉆孔內(nèi)各級(jí)套管內(nèi)部充填的粘土沖掃干凈，然后下入排水套管，排水套管內(nèi)下入鉆具，采用底口逆止正循環(huán)方式用水泥漿封閉套管外所有間隙，套管外地面返出水泥漿，鉆孔封閉固井結(jié)束，排水孔竣工。

3 結(jié)束語

透巷道鉆孔尤其是大口徑透巷道鉆孔的封閉是一項(xiàng)新技術(shù)。由于其具有貫通巷道的特殊性，鉆孔的施工及封閉質(zhì)量至關(guān)重要。它不僅直接關(guān)系著鉆孔的正常使用，更加關(guān)系到煤礦的安全。在本孔施工中，由于在鉆進(jìn)中沒有判斷出含水層的位置及其含水性，直接影響了煤四采空區(qū)隔離套管的封閉質(zhì)量，并造成了向巷道內(nèi)涌水的現(xiàn)象。因此說，凡是過煤礦采空區(qū)的巷道鉆孔，首先必須保證鉆孔除采空區(qū)外各含水層的封閉質(zhì)量，還要保證采空區(qū)的隔離質(zhì)量，才能完全消除由鉆孔或采空區(qū)向巷道涌水的隱患。

參考文獻(xiàn)

[1]宋淑光，趙元強(qiáng)，馬會(huì)章.大口徑深排水鉆孔施工工藝[J].山東煤炭科技，2009（4）：15.

[2]黃忠平.永城礦區(qū)車集煤礦排水鉆孔施工技術(shù)[J].中州煤炭，2004（10）：25.

[3]張瑞祥.礦井水排放系統(tǒng)的優(yōu)化與經(jīng)濟(jì)分析[J].煤礦機(jī)電，2011（10）：12.endprint