大口徑透巷道排水鉆孔施工技術研究

米彥軍

摘 要：煤礦作為高危行業(yè)之一，安全生產始終是頭等大事。煤礦井下作業(yè)因為遠離地面，地形復雜，環(huán)境惡劣，容易發(fā)生事故，發(fā)生事故時搶險救災工作的展開也較為困難。因此，對井下排水作業(yè)施工管理是煤礦安全生產的一個重要環(huán)節(jié)。國家安全生產監(jiān)督管理局將本著“安全第一，預防為主”方針，作為貫穿整頓和規(guī)范市場經(jīng)濟秩序全過程的一項重要任務。在充分發(fā)揮法律手段的作用、依法開展整治工作的同時，安全生產監(jiān)督管理部門將進一步加強監(jiān)管方法和科學技術創(chuàng)新。文章主要針對透巷道鉆孔尤其是大口徑透巷道鉆孔的封閉技術進行簡要的分析與總結，并根據(jù)其特殊性提出一些參考意見，僅供參考。

關鍵詞：大口徑；透巷道；排水鉆孔；鉆進工藝；套管封閉止水

1 排水孔技術要求

1.1 排水孔結構

一級孔徑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197.82m，管外用水泥全封閉，排水管高出地面1m，并且與一級套管焊接密封。

1.2 技術要求

1.2.1 要求終孔位置偏斜控制在1.5m之內。

1.2.2 保證井下管子道順利找出終孔位置。井壁固井水泥要嚴密牢固，管內管外不漏水，管體不下沉，井管內暢通，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、或錯茬，注漿固結井管終孔后，孔口管要與井管外露部分焊接在一起。

1.2.4 每鉆進50m進行一次孔斜測量，偏差不超過要求。終孔后給出測斜資料和準確的孔底坐標，保證井下管子道能順利找到鉆孔。

2 施工工藝

2.1 鉆進工藝

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

2.1.1 在進行鉆進施工前，必須要檢查相關設備的質量以及鉆進所需的相關機械設備，必須認真做好施工前的準備工作。針對每一個小的細節(jié)進行檢查，當發(fā)現(xiàn)問題時要給予及時的處理，上報有關負責人進行解決。絕對不能馬虎，草草了事，這也是為了日后的施工打下良好的質量保證，相應機械設備安裝完畢以后，要經(jīng)過再次核查，方可投入使用，進行施工。

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

2.1.3 為了保證施工質量，在針對不穩(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行建筑施工，這樣不僅僅減少了水泥封閉的時間，更是大大提高了鉆進的工作效率。但與此同時，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沒有過多的消耗大量用水。

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

2.1.5 鉆孔過程中要時刻關注煤粉噴出量、風力以及壓力大小、鉆孔周圍變化、鉆探進度等，這些都是需要注意的重點。在鉆進采空區(qū)域時，要及時的注意提鉆。防止因風量而導致采空區(qū)出現(xiàn)塌陷，進而導致鉆頭被埋，或者因為鉆頭沖擊或風速的原因而導致采空區(qū)埋鉆塌陷，并造成嚴重的經(jīng)濟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行施工作業(yè)，而且要改變以往的鉆頭方式，采用旋孔式進行施工。

2.2 套管封閉止水

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

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

在巷道內，通過巷道頂板，向鉆孔和5245mm局部套管2和二級鉆孔之間隙塞入止水材料并搗實，達到嚴密不滲水，并能承受2.0M/a的壓強。

鉆具在進入孔內施工中，必須保證在底部設置一個止水膠閥，同時保證套管的尺徑口在5273mm以上，在膠塞處設置一個噴頭。并且保證膠塞口與套管口緊密的結合，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套管間隙做準備。用清水把鉆孔內沖干凈后，用水泥漿向孔內沖砂，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，盡量使水泥砂漿充填套管和鉆孔間隙并達到密實的目的，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。把鉆孔內各級套管內部充填的粘土沖掃干凈，然后下入排水套管，排水套管內下入鉆具，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，鉆孔封閉固井結束，排水孔竣工。

3 結束語

透巷道鉆孔尤其是大口徑透巷道鉆孔的封閉是一項新技術。由于其具有貫通巷道的特殊性，鉆孔的施工及封閉質量至關重要。它不僅直接關系著鉆孔的正常使用，更加關系到煤礦的安全。在本孔施工中，由于在鉆進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)隔離套管的封閉質量，并造成了向巷道內涌水的現(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量，還要保證采空區(qū)的隔離質量，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

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