井下钻探高承压水安全施工技术.docx

1、井下钻探高承压水安全施工技术井下钻探高承压水安全施工技术1 1 前言前言井下钻探是开展矿井防治水工作的关键手段，其优点是不受地面条件限制，且工程量小、工期短、投资少、针对性强、水压水量直观、经济合理，近几年来，开滦矿务局部分矿井开始尝试地面钻探改为井下施工。开滦广信有限责任公司针对用水紧张状况，为合理有效地利用地下水资源，需施工奥灰水源井。在井下钻探工程中，因奥灰水压高(1.7 MPa)、水量大(89 mm，钻孔喷水 34 m3/min)，遇到了许多意想不到的困难，出现过喷水、喷矸、套管失控等一系列复杂问题，一度使人身和设备安全受到了威胁。通过实践，积累了一套防喷、控钻等一系列安全施工技术。2

2、 2 问题的提出问题的提出广信公司为了满足日益增长的工业和生活用水，合理有效地开发利用地下水资源，在井下施工 2 个奥灰孔，孔深设计为 600 m，涌水量为 7m3/min。由于施工承压含水层的高压水，因此工程从设计、设备安装、施工等各个环节都充分考虑到各种问题的预防和处理，为今后钻探工作积累了宝贵的经验。在井下奥灰钻孔施工中，因水压高、水量大，遇到了喷水、喷矸、套管失控及钻探设施固定困难等一系列复杂的问题亟待解决，否则将影响安全生产和发生人身事故。3 3 安全施工技术安全施工技术针对上述钻孔施工中存在的不安全因素，在实践中探索出了一套较完整的高承压水钻探安全施工技术。3.1 钻窝施工立孔和大

3、角度斜孔的钻进，需施工钻机房(简称钻窝)，其规格可视每次增减钻杆的条数而定。当每次增减 1 节钻杆时，钻窝的总高度应为5.5 m，当每次增减 2 节钻杆时的钻窝总高度应为 11 m。无论是每次增减几节钻杆，必须保证巷道顶板处钻窝直径不小于 3.0 m，钻窝顶部直径不小于 1.5 m，钻窝掘出排除活石后，必须对钻窝进行喷浆处理，防止风化落石。同时掘出天轮架窝，打出天轮锚杆眼和二层工作台锚杆眼。二层工作台的高度：当钻窝高度为 5.5 m 时，二层工作台可搭在钻窝两侧的支架上，但必须封牢；当钻窝高度为 11 m 时，二层工作台的高度应为 7.5 m 左右。工作台的搭设，可在钻窝四周打 4 棵锚杆，用

4、钻管连接固定，然后搭上木板封牢。小角度俯角孔，可根据抽出钻杆的高度适当挑顶作钻窝。二层工作台距离窝顶的高度应大于 2.0 m，工作台的搭设，可在巷道内用铁(或木)制长凳，上面搭木板封牢。3.2 钻探设施的安装 天轮的安装。在钻窝顶部安装天轮，要使用天轮架。天轮架可采用2 条工字钢，并在设计安设天轮处分别镶焊天轮轴套 1 个。将天轮架在天轮窝安设调整后用混凝土固定。另外在钻窝顶部下设天轮锚杆，锚杆下端弯成圆环。将圆环套在天轮架内的天轮轴上，做到双保险。 钻机的固定。地巩锚杆固定在巷道底板上，然后将钻机安装固定在底座上。这样，既避免了压柱操作，又保证了钻机的稳固性。 在深井和喷水条件下钻进时，要用

5、专用小绞车升降钻具，其固定方法是用地巩锚杆直接连接绞车底座，并注牢。3.3 孔口套管的固定下好孔口安全套管是有效控制高压水的关键。一是要根据孔口附近的岩石强度，严格按煤矿安全规程确定套管长度，套管的层数由钻孔的地质、水文条件而定；二是必须确保固结质量，严防漏水和套管鼓出。其做法是：开孔直径大于套管直径 12 级，钻进深度大于套管长度 0.51.0 m。孔口处用棉纱或黄麻缠绕后将套管砸入孔内，注入水灰比为 10.811 的水泥浆，当反浆管流出水泥浆液时，关闭反浆管阀门，再加压至 2.0 MPa，并稳压 1015 min，以保证套管周的空隙和岩石裂隙全部填实。另外，还采用了以下 2 条措施对套管进

6、行处理加固。 首先在孔口盘以上 0.150.20 m 处的套管外侧，相向焊接 2 块钢板，当套管下入孔内后，用 2 条工字钢地梁分别将上述两块钢板压住，防止套管鼓出。 套管焊筋骨。制作套管时，每条套管的两端头附近，分别以壁虎式焊接 1 组 3 条6.58 mm 的钢筋，钢筋长度小于 0.1 m，与套管轴向夹角为 6070，其作用一是端正套管的位置，防止套管贴在孔壁上；二是利用筋骨加大阻力，减少套管鼓出的危险性。3.4 防喷及控钻装置 孔口的防喷帽。为防止钻孔喷水、喷矸，恶化劳动环境，威胁人身安全，应使用孔口防喷帽。将其底盘与高压阀门法兰盘用螺丝连接牢固。下钻具时，将活动抽板向两侧拉开，扩大口经，岩心管下入后，弹簧自行将活动抽板拉紧，镶在活动抽板内侧的胶皮舌抱住钻杆，即可继续下钻。当孔内喷水、喷矸时，胶皮舌将水和矸石拦住，使其向四周射，遇弧形盘后返下，沿巷道底板流出。 钻杆控制器。钻进中替换钻杆时，需松开钻机立轴卡瓦。为防止钻杆外射，应使用钻杆控制器。该控制器通过制动手把，使偏心轮上下移动，带动自动卡瓦闭合，抱住钻杆来控制钻杆。使用时，岩心管、落砂管一套下入钻孔后，将钻杆控制器装在孔口防