T130XD在龍固煤礦透失事故中的應用

劉志臺，郭 棟

（山東省煤田地質局第二勘探隊，山東濟寧272000)

T 130XD車載頂驅鉆機，采用伸縮桿和頂驅動力頭裝置，在應急救援中有諸多優點：①液壓傳動均勻穩定，可無極調速，動力功率大，提升能力強；②具有高度的機動性能，鉆機施工占地面積小；③循環液可以采用空氣、泡沫、泥漿進行循環或是潛孔錘鉆進，可以適應煤礦采空區、無水區等復雜條件的施工；④鉆孔開口口徑范圍大，可直接作為通訊、通風、輸送食品的通道，分次擴孔后還可作為排水孔和救援通道。

國外已有多此快速鉆進與被困人員取得聯系，最后實施擴孔，下吊桶，使人成功獲救的成功經驗。在2015年平邑礦難中我隊曾用t685施工一口探查孔，成功發現被困人員，作為補給和通訊的通道，最后成功救出被困人員。可見車載鉆機以其較強的機動性、對復雜條件的良好適應性、鉆進的高效性，可以在應急搶險中發揮十分重要的作用。下面將以T 130XD在煤礦透水應急救援中所體現機動性、鉆進高效性為例，來進一步了解車載鉆機在應急救援的優越性。

1 概況

山東新巨龍能源有限責任公司位于山東省菏澤市巨野縣龍固鎮，井田面積約142km2，地質儲量15.8×108t，生產能力600×104t/a。2017年1月1日，新巨龍煤礦副井井壁在381～418m及井筒中心偏南和東南處發現3個出水點，涌水中含泥砂，水量14～16m3/h。前期采取了井壁打鉆泄壓、注漿等措施進行處理，但治理效果不理想。如果不采取有效措施，繼續任險情蔓延，不但副井不保，而且會造成緊鄰的一號主井、二號主井報廢，直接威脅整個煤礦生產安全，將造成巨大的經濟損失和社會影響。

到1月5日包括泄壓鉆孔涌水，水量已超過60m3/h，涌出泥砂超過50m3/d。研究分析后認為井筒大量涌水帶砂后會對井壁壁后附近部分地層造成擾動，形成一定的孔隙、空洞，繼續發展可能會對井筒安全造成影響。因此必須采取從地面施工，向含水層注漿充填加固鉆孔，對井筒涌水帶砂后受擾動的地層進行充填、壓密、固結。施工位置見圖1。

圖1 井位、井筒、凍結孔位置關系圖

2 方案設計

2017年1月7日上午十點接到山東省安監局通知，我隊隨即組織T 130XD鉆機開赴現場，7日晚8點20分前到達現場，其它設備連夜裝車，于8日凌晨4點到達施工現場，開始施工。

本次副井井壁出水涌砂點深度初步確認在381～382m和418m，第四系底板深度160.70m，巖性主要為粘土、砂質粘土、粉砂，夾少量中細砂層；新近系底板深度567.70m，巖性主要為粘土、砂質粘土、粉砂，夾少量中細砂層。鉆遇地層巖性見表1。

根據副井的地質資料及礦方的設計要求，指定以下施工方案：

（1）?400mm鉆頭鉆進井深15.50m后下入2根?339.7mm×9.65mm、鋼級N 80套管；然后采用?311.15mm三牙輪鉆頭鉆進井深340.00m，下入?219.08mm×7.72mm、鋼級N80套管保護井壁；再采用?171mm三牙輪鉆頭鉆進至井深440.00m，水泥封孔，掃水泥塞至井深330.00m完孔。如施工中遇到地層漏失現象，采用水泥注漿方式進行堵漏，堵漏結束后，方可繼續鉆進。井身結構見表2。

（2）為了控制井斜，鉆進過程中多加鉆鋌，鉆進中多次通過單點測斜監測井斜變化，根據測斜數據及時調整鉆進參數。保持鉆井的垂直、井底位移不超2m。

（3）針對地質結構復雜、垮塌漏失嚴重，為保證鉆進安全，鉆進中采取大泵量、輕鉆壓、多劃眼等措施，以避免卡鉆事故的發生。

表1 鉆遇地層巖性概況

3 注漿施工

表2 17D-1孔井身結構表

根據現場情況，我隊設計建立了三級注漿系統。注漿系統分3部分：制漿、攪拌混漿、灌注漿。制漿：水泥罐車到達現場后，用石油固井車制漿；攪拌混漿：石油固井車制漿后泵

入攪拌混漿池，通過攪拌使水泥漿更加均勻，防止水泥沉淀；灌注漿：泵吸經攪拌后的漿液，注入孔內。

由于現場情況的緊急性，必須要保證在鉆遇到漏失層后就要及時地把水泥漿注入到漏失層中，從而能夠迅速地充實裂隙，阻止進一步漏失，保證井筒的安全。為保證注漿水泥漿質量性能穩定，提高制漿效率，我隊專門從山西晉城固井隊項目部調一臺固井車到施工現場，這是國內首次把石油固井車用于注漿制漿中，所配制的漿液比重穩定、均勻可靠，質量優良，而且配制過程便捷、省時、環保、配制效率高。

鑒于井壁主要涌水裂隙寬度小于2cm，充填材料以水泥為主。調制注入水泥漿，填充空洞裂縫、裂隙。注漿后期進行了水泥漿輕壓灌注。為防止注漿壓力過大對井壁造成人為破壞，注漿壓力控制在泵壓1.5MPa以內；發現注漿起壓及時停注、清洗泵及管路，直至不吃漿。

本鉆孔在井深406.00m、435m、445m附近出現的空隙、裂隙、空洞，泥漿漏失量大；起鉆完，采用下行注漿方式，依靠三級注漿系統和固井車對井筒漏失點出現的空隙、空洞注水泥漿進行充填加固；確保鉆孔各含水層均得到有效封堵。注漿壓力控制在泵壓1.5MPa以內并進行注漿，防止壓力過大對井壁造成人為破壞。

1月21日注漿結束后，下鉆掃水泥塞至孔深330.00m完孔，完成設計施工要求，堵漏成功，施工結束。

本孔注漿共注水泥漿1055m3，計306t水泥。

為控制鉆孔靶區半徑不超2m，施工過程中利用測斜儀實時監控孔斜。

4 經驗總結

（1）煤礦出現透失事故，由于其時間上的緊迫性、礦區空間上的局限性，需要應急救援隊伍能夠快速入場，在有限場地中搭建好鉆機進行施工。車載鉆機恰好可以充分發揮其機動性強、安裝速度快、所需面積小的特點，大大提高了應急救援效率；

（2）該注漿孔井斜、井底位移要求嚴格，而地層的影響及施工進度要求的快速鉆進加大了井斜控制的難度，既要搶時間，又要保質量。利用三牙輪鉆頭+直螺桿工藝鉆進，鉆進速度快，需要鉆壓小，與傳統鉆進工藝相比，鉆進效率明顯提高，同時可以保證井眼井身質量，有效控制井斜；

（3）為了節約施工時間，保證注漿水泥漿質量性能穩定，提高制漿效率，采用了三級注漿系統搭配固井車的新工藝。首次把石油固井車用于注漿制漿中，配制的漿液比重穩定、均勻可靠，質量優良，而且配制過程便捷、省時、環保、配制效率高。進而及時快速地把水泥漿壓入漏失地層，填補裂隙，封堵空隙，有效完成堵漏工作；

（4）加強團隊成員的培養、鍛煉，做好鉆探設備的維護和保養，從而能夠在有需要我們的時候可以快速地投入到應急救援一線中去，避免災害加劇造成更多的損失。