煤礦井下鉆機常見事故及其原因分析

錢龍

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201714256

摘要：隨著鉆機技術的發展，該技術已被廣泛應用于瓦斯抽采、鉆孔施工等領域，但在鉆孔施工中，但由于不同原因經常會造成鉆機事故的發生。煤礦井下鉆機事故是影響煤礦正常開采的重要因素，本文對煤礦井下常見的事故發生的原因進行了分析，并對其處理方法進行了探討，希望為處理煤礦井下鉆機事故提供可借鑒之處。

關鍵詞：煤礦；鉆機；事故；原因

1 煤礦井下鉆機常見事故及產生原因

1.1 埋鉆事故

通常而言，在煤礦井下，不管是在煤層抑或是在巖層中鉆進，鉆機埋鉆事故可分為兩大類：塌孔埋鉆和沉渣埋鉆。沉渣埋鉆常為伴生事故，一般會發生在下斜鉆孔的鉆頭位置，該事故發生率較低。造成塌孔埋鉆這一事故的發生主要有兩方面原因：一方面是當鉆機鉆進遇到較軟的煤層時，不管是空氣或清水鉆進，由于其硬度小或較松散破碎，致使難以成孔，進而造成塌孔埋鉆；另一面，鉆機在鉆進過程中產生的諸如鉆具回轉時的敲邦震動等工程震動也會引起塌孔埋鉆。

1.2 偏斜事故

在瓦斯抽采過程中，鉆桿和鉆孔間具有一定的空隙，而鉆桿力矩的變化會發生偏斜力，與此同時，鉆孔內存在著軟硬程度不同的煤層，加之鉆桿本身富有彈性，操作人員不當的操作或會引起鉆機定位產生誤差，從而使鉆孔施工傾角偏設計值低于鉆孔偏斜率，特別是在較薄的鉆孔施工過程中，由于鉆孔的偏斜會使本煤層的預抽鉆孔保證不了全煤，這樣會對煤層的瓦斯預抽效果產生不利的影響。

1.3 卡鉆事故

卡鉆是指由于各種原因引起鉆具在鉆探過程中卡在孔內，提不出來，無法自由活動的情況。按照成因劃分，卡鉆主要分為三大種類：坍塌卡鉆、縮徑卡鉆和沉渣卡鉆，最常見的事故是坍塌事故。

圖 沉渣卡鉆下煤渣堆積示意圖

在煤礦井下鉆探過程中，煤巖孔壁掉塊會引起坍塌卡鉆，在鉆機鉆進中，地層的應力平衡被形成的鉆孔所打破，此時，鉆孔內的原始應力會轉向鉆孔外壁，增加了鉆孔外壁應力，此外，在煤礦井下鉆進過程中，鉆孔大多是近水平或上仰的，致使沖洗液無法全部鉆孔，地層壓力無法達到平衡，在大流量沖洗液的沖刷作用下，失穩塌孔的可能性反而會大大增加，若鉆具遇到的地層裂隙比較發育，往往會造成坍塌卡鉆事故的發生。縮徑卡鉆主要是鉆具遇到了水敏性泥頁巖地層，在這種地層中，巖石的部分粘土礦物會因沖洗液的沖洗作用發生膨脹、轉移，導致巖層遇到水時會膨脹，從而引起卡鉆事故，在鉆具遇到水敏性地層時，突然停電等也會使此類事故的發生率大大增加。

2 煤礦井下鉆機事故的應對措施

2.1 埋鉆事故的應對措施

按照鉆孔事故處理的一般原則，在埋鉆事故發生時，需要對埋鉆的原因進行冷靜分析，依據鉆孔段的孔深、埋鉆長度和埋鉆程度，可以運用“活動鉆具+泥漿泵沖孔”工藝對埋鉆事故進行處理。處理過程中，首先把泥漿泵沖孔打開，通過使用輔助鉆機以活動發生事故的鉆具，經過多次的試驗，如果鉆具有了一定的活動空間，先不要把鉆具從事故孔段抽出，需要反復多次去嘗試，使埋鉆孔段得到松動，同時要仔細觀察孔口的返渣量與返水量發生的變化，等到孔內疏通之后再將鉆具從事故孔段抽出。若運用此工藝無法解決，還可以采用“強力起拔工藝”，通過對馬達排量的調整，使馬達保持一種低轉速、大扭矩的工作效率，在“強力起拔”事故鉆具的同時，需要密切觀察壓力表是否發生變化，避免鉆機在強制工作的環境下發生損害和二次孔內事故的發生。通常情況下，這兩種方法就可以解決不太嚴重的埋鉆事故。

2.2 偏斜事故的應對措施

在對偏斜事故進行處理時，需要先把單體液壓支柱打好，保證鉆機保持平穩牢固，在施工過程中，要嚴格按照設計好的鉆孔方位角、傾角進行，如果鉆機遇到孔內的巖性變化，需要及時減小給進的壓力，給進壓力要緩慢勻速，同時還需把水量或風量加大，保證及時排出孔內的煤渣。為了保證鉆孔能打到指定位置，不發生偏斜，可以采用保直鉆具組合方式，具體見下圖：

2.3 卡鉆事故的應對措施

在處理卡鉆事故時，必須嚴格遵守并執行鉆場的交接班制度，從解決事故開始到結束，需要把泥漿泵開啟不停的送水，首先嘗試使用“活動鉆具+泥漿泵沖孔”這種工藝來進行處理。倘若使用此工藝無法成功解決，可以運用“強力起拔”的工藝，首先在較小的回轉扭矩下使得卡住的鉆桿松動，如果無法使卡鉆松動，可以調節回轉扭矩，將其調至最大再進行嘗試。對于一般的卡鉆事故，通過采用上述工藝就可以解決。如果處理無法成功，面對鉆桿斷與不斷兩種情況時，可以分別采用“套銑掃孔”工藝、“拔管機強力起拔”工藝和“反絲鉆桿十反絲錐”工藝來進行處理卡鉆事故。

3 結語

埋鉆、偏斜、卡鉆是煤礦井下鉆機常見的事故，如果在施工過程中，發生此類事故，除了對鉆進效率和成本產生影響之外，還會對安全生產、工程質量帶來嚴重的影響，因此，對鉆進事故的原因進行科學的分析，在施工遇到事故時選擇科學合理的處理方案，是有效避免鉆機事故發生的關鍵所在。

參考文獻：

[1]皮希宇，李鐵，王栓林.煤礦井下鉆機鉆孔與機械傷害事故原因分析及對策[J].煤炭工程，2017，49（1）：4951.

[2]張偉健.回轉鉆機鉆孔常見事故原因及其預防處理措施[J].黑龍江交通科技，2016（12）：113.