青山煤礦壓風(fēng)系統(tǒng)改造的施工方法

李尉進，易香保，倪禮強，李洪波

（中鼎國際工程有限責(zé)任公司，江西 南昌330096）

1 概述

青山煤礦屬生產(chǎn)礦井，擁有多個水平，為滿足安全避險六大系統(tǒng)和提高井下供風(fēng)能力的要求，須重新布置一套壓風(fēng)系統(tǒng)至新水平。如沿立井鋪設(shè)管路，原井筒斷面沒有足夠安全空間且影響正常提升；如沿暗斜井鋪設(shè)管路，線路過長，能量損耗大，經(jīng)濟效益差。經(jīng)過研究和試驗，采用反井鉆機在水平之間施工鉆孔并安裝管道方法，將壓風(fēng)系統(tǒng)延伸至下水平，解決了礦井開拓實際問題。下文將以該礦三～四水平間壓風(fēng)系統(tǒng)改造工程為例介紹主要施工方法。

2 工程概況

三水平標(biāo)高－117.0m，四水平標(biāo)高－250.7m，設(shè)計鉆孔深度133.7m，鉆孔傾角90°，孔徑500mm，安裝Φ325mm×10mm無縫鋼管，管孔間隙采用注漿充填固結(jié)。工程平面、剖面見圖1、圖2。

3 施工準(zhǔn)備

3.1 設(shè)備選型

（1）根據(jù)井孔深度、終孔直徑、井孔傾角度、地質(zhì)構(gòu)造及參數(shù)、水文地質(zhì)條件、運輸條件、吊裝條件以及供電、供水情況、作業(yè)空間，下水平巷道開通情況，選用LM－120型反井鉆機，配Φ250mm牙輪鉆頭和Φ500mm導(dǎo)向擴孔牙輪鉆頭。

（2）鉆孔過程采用泥漿護壁，為了提高泥漿排渣和循環(huán)能力，選用TBW－1200／8B型高壓泥漿泵。

（3）其它設(shè)備見表1。

圖1 工程平面

圖2 工程剖面

表1 其它主要設(shè)備

3.2 設(shè)備安裝

為滿足鉆機和管路安裝施工的需要，在鉆孔上端位置施工反井鉆機鉆場硐室1個，鉆場規(guī)格6m×4m×5m（長×寬×高）；對鉆孔下端貫通位置進行巷道加固。

先根據(jù)礦方提供的坐標(biāo)測量確定鉆孔和反井鉆機基礎(chǔ)位置，澆筑反井鉆機基礎(chǔ)，調(diào)整“井字型”框架至水平狀態(tài)并與基礎(chǔ)連接固定；在框架上安裝、固定反井鉆機，并進行試機。

4 施工過程

1）反井鉆機先用自制組合鉆頭向下施工Φ500mm鉆孔（邊鉆邊擴），鉆進接近下水平巷道頂板時，鉆孔底部預(yù)留2～5m厚巖柱（根據(jù)巖性確定），保持孔內(nèi)泥漿面高度（防止塌孔）。

2）地面預(yù)制時，將無縫鋼管加工成3m／節(jié)（井下空間限制），接口處預(yù)留好焊接用坡口；將處理好的鋼管吊裝至孔口下放，并用管卡固定住；再將另一節(jié)鋼管（上段）吊裝至孔口，用另一套管卡固定，與已固定好的鋼管（下段）進行對口（焊接）；最后再將兩個對半的套管（Φ350mm×100 mm）焊接（加固）至鋼管接口處。鋼管連接情況見圖3。

圖3 鋼管連接示意

3）重復(fù)上述鋼管吊裝、連接過程，一節(jié)一節(jié)地將鋼管下放；下放過程中，通過利用孔內(nèi)泥漿的濃度調(diào)節(jié)和鉆機自帶吊機的提升能力，采用浮力下沉的方法使鋼管平穩(wěn)下放至孔底。

4）反井鉆機更換Φ250mm鉆頭將預(yù)留巖柱（2～5m厚）貫通，將孔內(nèi)泥漿排出，并用清水將管道沖洗干凈。

5）將管道上口固定牢靠之后，反井鉆機更換Φ500mm導(dǎo)向擴孔牙輪鉆頭，將下孔口預(yù)留巖柱反向刷大到設(shè)計斷面。

6）將管道整體下放至露出管道末端為止并固定，進行尾管（彎管）連接。

7）支設(shè)孔底擋板，預(yù)埋壁間注漿管，用注漿機進行注漿將管道與孔壁之間的縫隙充填滿。

8）水泥漿液達到設(shè)計強度后拆模后方投入使用。

9）工藝流程（見圖4）。

圖4 工藝流程

5 質(zhì)量控制

1）開孔鉆進前應(yīng)檢查鉆孔中心，鉆機應(yīng)調(diào)平，鉆機必須牢固固定在基礎(chǔ)平臺上。

2）開孔鉆進應(yīng)采用低鉆壓，鉆進兩根鉆桿深度后，再按給定參數(shù)鉆進。

3）鉆頭進入破碎巖層中應(yīng)采用低鉆壓，待鉆頭進入穩(wěn)定巖層后再恢復(fù)鉆壓。

4）鉆進過程采用陀螺儀定向，隨鉆可提式導(dǎo)向器和螺桿鉆糾斜。

5）為防止鉆進塌孔，在泥漿循環(huán)過程中，要不斷補充新漿，沉淀巖屑，提高泥漿粘度和比重，降低失水量，加強井壁保護。

6）管道下置前要在先配組，丈量管道長度，清除管內(nèi)雜物，下管后進行復(fù)測深度，確保管道下置深度符合設(shè)計要求。

7）認(rèn)真檢查準(zhǔn)備安裝管路的質(zhì)量，嚴(yán)禁使用彎曲、變形、夾皮、薄厚不均等有缺陷的管道。

8）采用焊接方式接長管道時，管端要端正，確保同心度，焊縫厚度應(yīng)符合設(shè)計強度等要求。

6 安全措施

1）鉆機鉆進前應(yīng)全面空載運轉(zhuǎn)，確認(rèn)設(shè)備是否正常。

2）液壓膠管應(yīng)按要求連接，用卡箍、U型卡等固定，以防止其脫落。

3）鉆機現(xiàn)場要求通風(fēng)良好，防止瓦斯集聚，鉆機工作點應(yīng)配有瓦斯檢測儀，焊接作業(yè)要嚴(yán)格執(zhí)行安全技術(shù)措施，設(shè)專職安全員全程監(jiān)督。

4）鉆進時，司機要集中精力，根據(jù)現(xiàn)場實際情況調(diào)整好轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)壓等參數(shù)，經(jīng)常注意壓力表的變化情況，同時要防止身體部位卷入設(shè)備，加強防護。

5）孔內(nèi)卸放泥漿過程要做好上下水平通訊聯(lián)系，并預(yù)先準(zhǔn)備好泥漿排放通道和沉淀池。

6）高壓泵要由專人操作，連接管路要牢固，防止高壓液體噴出傷人，同時制備的泥漿經(jīng)過充分的沉淀、攪拌和過濾才能重新進入系統(tǒng)。

7）鉆孔結(jié)束開始安裝管路前應(yīng)圍護好孔口，防止墜落，孔口下方嚴(yán)禁人員通過。

8）管路安裝完成后要及時注漿固定，注漿宜使用微膨脹泥水材料。

7 結(jié)語

該礦井三～四水平壓風(fēng)系統(tǒng)改造施工歷時27天，安全無事故，達到了設(shè)計預(yù)期效果，工程質(zhì)量優(yōu)良。

該礦井從地面至五水平均采此方法分段進行施工，共安裝管路近500m，較采用沿暗斜井鋪設(shè)管路長度縮短近1000m，累計節(jié)約工程造價157萬元。按最遠用風(fēng)地點計算，管路壓力損失減少約0.04MPa，漏風(fēng)量減少約16m3／min，且優(yōu)化后的壓風(fēng)系統(tǒng)管路不易損壞，減少了維修費用，大大提高了管路的使用年限。

泥漿護壁效果及鉆孔偏斜度的控制直接影響到鋼管下放的順利進行，因此在施工過程中一定嚴(yán)格控制。

此管線優(yōu)化布置和施工方案對于各類礦井（含非煤礦山）具有一定的參考意義，不僅用于壓風(fēng)系統(tǒng)，供排水、通風(fēng)、供電、通訊等系統(tǒng)均可采用這種方式從上水平（地面）延伸至下水平（井下），提高工效，節(jié)省投資，節(jié)約能源。