偏斜錯位充填鉆孔破損修復技術研究與應用

秦國玉，馬 龍，何建元

(金川集團有限公司龍首礦， 甘肅 金昌市 737100)

偏斜錯位充填鉆孔破損修復技術研究與應用

秦國玉，馬 龍，何建元

(金川集團有限公司龍首礦， 甘肅 金昌市 737100)

對金川龍首礦充填鉆孔的偏斜、錯位原因進行了分析，并有針對性地開展修復技術研究。通過大量的現場試驗證明，偏斜破損充填鉆孔的拆除、更換技術和局部錯位充填鉆孔的綜合修復技術有效解決了制約充填的鉆孔難題。該修復技術共修復鉆孔470 m，其中10#鉆孔已充填10萬m3以上，提高了充填鉆孔的使用壽命，扣除修復成本110萬元，節約生產成本268萬元，取得了較好的經濟、社會效益，具有一定的推廣價值。

充填鉆孔；偏斜錯位；偏心裝置；矯正鉆具；修復技術

金川集團公司龍首礦采用六角形進路下向分層膠結充填采礦法，采用高濃度細砂(棒磨砂)管道自流輸送膠結充填工藝，隨著整個礦區采礦生產能力的增長和開采深度的增大，深井充填呈現垂高大、倍線小的特點，充填鉆孔因磨損破壞將更加嚴重，鉆孔的使用壽命也將大大縮短[1]。

充填鉆孔修復是在破損鉆孔內不耦合安裝小直徑的充填管且重復使用的技術，但鉆孔偏斜、錯位后導致該技術不能直接實施，成為鉆孔修復的一大難題。為此，技術人員進行了科研攻關，對磨損后因偏斜嚴重以及磨破后因局部錯位不能充填的鉆孔進行了修復，提高鉆孔的使用壽命。

1 鉆孔偏斜、錯位的原因分析

造成鉆孔偏斜、錯位的原因有地質條件、鉆具結構、鉆進技術、操作水平以及設備安裝等諸多因素。客觀上由于所鉆地層的傾斜和非均勻質性使鉆頭受力不平衡造成鉆孔偏斜；施工中即使有良好的防斜鉆具也會因操作不當而造成鉆孔偏斜。實踐表明，鉆孔不可能完全垂直，或大或小都存在一定的偏斜率，鉆孔偏斜后下入的充填鉆孔管不易居中，充填時鉆孔易磨破，而且磨破后不能用傳統的方法修復。常規修復時鉆桿位置見圖1。

鉆孔局部錯位主要是管材聯接部位局部偏斜或受地壓影響，充填鉆孔局部變形。鉆孔局部錯位修復時小口徑充填管受阻，不能直接安裝(見圖2)。

2 偏斜充填鉆孔修復

偏斜充填鉆孔磨破后，充填料漿在鉆孔偏斜底部位置形成凹坑，修復時安裝小直徑充填管，由于自重作用充填管會垂直下放至凹坑后會阻止充填管繼續下放，研究人員通過調研采取偏心導向裝置及置換法試驗20多次，對偏斜破損的龍首礦西部二級5#鉆孔進行成功修復，效果良好。

偏心導向裝置采用鉆桿加工，鉆桿下行時對鉆桿中心進行導向。置換法是采用普通鋼管從下向上置換鉆桿，再用充填管從上向下置換普通鋼管。因普通鋼管質量輕，受阻力小，充填鉆孔管阻力大不能直接從下向上提。

圖1 常規修復時鉆桿位置

圖2 錯位鉆孔

西部二級5#鉆孔上口標高1571 m，下口標高1424 m，鉆孔內徑159 mm，在距孔口15 m處偏斜磨破，逐漸在60 m處形成凹坑。修復過程如下。

(1) 采用視頻儀檢測，發現在距孔口15 m處偏斜磨破，逐漸在60 m處形成凹坑, 采用Φ50 mm的鉆桿下行61 m受阻。

(2) 加工偏心導向裝置(見圖3)，采用Φ50 mm的鉆桿，Φ89 mm的鉆頭掃孔一次。

圖3 偏心裝置修復鉆桿位置

(3) 采用Φ50 mm的鉆桿、Φ127 mm的擴孔鉆頭帶偏心導向裝置，掃孔一次。

(4) 采用Φ50mm的鉆桿、Φ133mm的鉆具、偏心導向裝置，掃孔一次，在61 m處開始磨孔。

(5) 將Φ50mm的鉆桿下至1424 m水平。

(6) 將Φ127 mm×5 mm，長3 m的普通鋼管運至1424 m水平，從鉆孔下口接到鉆桿上，將Φ127 mm×5 mm的普通鋼管將鉆桿置換掉，共29根。

(7) 在鉆孔上口開始，采用Φ133 mm的充填管與Φ127 mm×5 mm普通鋼管聯接，用充填管置換普通鋼管，普通鋼管從鉆孔下口逐節卸掉。

(8) 焊接固定并用鋼板封閉老鉆孔與充填管之間的間隙。

(9) 在老鉆孔下口焊接固定充填管。

3 錯位充填鉆孔修復

通過對鉆孔孔口、孔底坐標、受阻位置進行驗算，計算出鉆孔的偏斜程度，通過鉆機掃孔來確定鉆孔錯位的位置。采用牙輪鉆機鉆頭上的合金鋼在Φ150 mm的鋼管上打孔，用特殊焊條將牙輪鉆機鉆頭上的合金鋼焊在鋼管上，加工6 m長的擴孔鉆具，安裝到鉆桿上用來矯正鉆孔錯位，對鉆孔進行掃孔和局部矯正(見圖5)，磨損后進行多次焊接合金鋼。

圖5 10#鉆孔局部矯正示意圖

在矯正后的鉆孔內不耦合安裝小直徑充填管，鉆孔上口封閉，下口不封閉，鉆孔磨破后可進行二次修復。

龍首礦西部二級10#鉆孔上口標高1571 m，下口標高1340 m，鉆孔Φ219 mm，孔深231 m，在1424 m水平錯位，不能直接修復，在1460 m中段31行穿脈充填道內找出了西部二級9#、10#鉆孔，在矯正的10#鉆孔內安裝Φ133 mm充填管，鉆孔上口(1460 m水平)與充填管之間封閉，下口(1340 m水平)不封閉，鉆孔磨破后進行二次修復(見圖6)。

圖6 10#鉆孔局部修復后示意圖

當10#充填鉆孔(1460～1340 m段)破損或達到使用壽命時，可以進行不耦合修復。小直徑充填管道出現破損漏漿(鉆孔下部與水平管道聯結處敞開，出現漏漿時可及時發現)或充填量達到管道預期壽命時，立即修復。

4 總 結

(1) 西部二級5#鉆孔偏斜嚴重，經過修復后現已充填2萬m3。

(2) 2014年4月對西部二級10#鉆孔局部錯位處進行矯正，在矯正后的鉆孔內(1460～1340 m)安裝直徑Φ133 mm16Mn鉆孔管，修復后現已充填10萬m3。

(3) 直接經濟效益。參照金川礦山鉆孔成孔成本8050元/m，該技術修復鉆孔共計470 m，扣除修復成本110萬元，故本次修復節約成本268萬元。

[1]郭三軍.金川礦區破損充填鉆孔永久性可修復綜合技術[J].中國礦山工程.2011,40(1):41.[2]王新民,古德生,張欽禮.深井礦山充填理論與管道輸送技術[M].長沙:中南大學出版.2011.[3]劉同有,等.充填采礦技術與應用[M].北京:冶金工業出版社,2001.[4]姜 薇,雷國元,李鐵一,等. 細粒鐵尾礦膠結充填體性能試驗研究[J].礦業研究與開發,2014，34(05):26￣30. [5]李 力,李占金,楊立剛,等. 不穩定礦體高效進路充填采礦方法優化研究與應用[J].礦業研究與開發,2014，34(04):1￣3,7.

2015￣03￣16)

秦國玉(1979-)，男，主要從事采礦方法及膠結充填技術管理工作，Email：qinguoyu@jnmc.com。