煤礦井下探放水鉆孔安全施工.doc

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1、煤礦井下探放水鉆探的施工朱明誠煤礦井下探放水鉆探施工現(xiàn)場布設(shè)一般如下圖所示：1-泥漿泵2-蓄漿池3-泥漿攪拌機(jī)4-流量調(diào)節(jié)閥5-泥漿管道6-水龍頭7-鉆機(jī)8-鉆桿9-防突封孔器10-高壓閘閥11-孔口管12-鉆孔13-鉆桿逆止閥14-鉆頭圖1煤礦井下探放水鉆探施工現(xiàn)場布設(shè)圖與一般地面鉆探不同，煤礦井下探放水鉆探施工鉆孔由于施工地點在地表以下，常常會受到突然鉆到含水構(gòu)造后的高壓水水害威脅。鉆孔如果預(yù)防措施不足，就會造成施工人員傷害、施工安全失控的事故。更嚴(yán)重的會造成由于探放水鉆孔施工導(dǎo)致淹井事故。這類事故以前在多處礦山發(fā)生過。因此，煤礦井下探

2、放水鉆探施工比其他鉆探施工多了鉆孔孔口防突及保護(hù)措施。上圖中，就有孔口管安設(shè)、防突封孔器與高壓閘閥二級孔口防護(hù)、鉆桿逆止閥防突等鉆孔施工的水害預(yù)防措施。與一般地面鉆探相同的是，煤礦井下探放水鉆探施工鉆孔根據(jù)地層條件的不同，需選用不同的鉆進(jìn)方法、破巖鉆頭材料及配套工藝。煤礦井下探放水鉆探在接到施工任務(wù)書后，一般需按照以下的工藝流程進(jìn)行。7圖2煤礦井下探放水鉆探工藝流程鉆孔設(shè)計是在煤礦探放水施工中有著特殊的意義，主要包含以下內(nèi)容：探放水地點區(qū)域的水文地質(zhì)條件預(yù)報。其應(yīng)包含探查水害的類型、水頭高度（水壓）、積水量、與其他含水層（積水區(qū)、地表水體）

3、的水力聯(lián)系等。探放鉆孔孔口安全裝置及耐壓要求、止水管長度、固結(jié)要求和施工技術(shù)要求等。受水威脅地區(qū)信號聯(lián)系和避災(zāi)路線。通風(fēng)措施和瓦斯檢查制度，要制定防止在探水過程中瓦斯或其他有害氣體涌出的防治措施。防排水設(shè)施，如防水密閉、水閘墻等設(shè)計及水倉(窩)、水泵、管路、水溝等排水系統(tǒng)及能力的具體要求和安排。鉆探及放水安全施工技術(shù)措施、水情及避災(zāi)聯(lián)系匯報制度、災(zāi)害處理措施和交接班制度等。7鉆孔參數(shù)的設(shè)計。主要包含鉆孔開孔位置，鉆孔傾角，鉆孔方位角，鉆孔預(yù)計深度等設(shè)計。鉆孔結(jié)構(gòu)的設(shè)計。主要包含鉆孔的開孔孔徑及深度，孔口套管分級、直徑及安設(shè)長度，鉆孔中間孔徑

4、變化及深度，鉆孔終孔孔徑等設(shè)計。鉆進(jìn)規(guī)程的制定。主要包含采用的鉆進(jìn)工藝方法（回轉(zhuǎn)、沖擊），采用的鉆頭破巖材料（硬質(zhì)合金鉆頭、金剛石鉆頭等）以及與其配套的鉆壓、轉(zhuǎn)速、沖洗液參數(shù)的制定。鉆孔施工的效率受到多因素的影響和制約。這些因素包括不可控因素和可控因素。不可控因素指客觀存在的因素，如所鉆的地層、巖性及其埋深等；可控因素指通過一定的設(shè)備和技術(shù)手段可以進(jìn)行人工調(diào)節(jié)的因素，如鉆頭類型、鉆壓、轉(zhuǎn)速、沖洗液性能等。與地表施工不同，井下承壓含水層鉆進(jìn)因含水層水位往往超出孔口，如措施不當(dāng)可能會造成突發(fā)性涌出高壓水或有害氣體的災(zāi)害。并且鉆進(jìn)中需控制鉆孔涌水

5、量。探放水鉆孔應(yīng)安設(shè)鉆孔安全裝置。1鉆孔孔口管的要求和固定方法孔口管的作用就是固定在鉆孔孔口，安裝上閥門，控制鉆孔涌水量。根據(jù)其作用提出孔口管的選擇、孔口管長度、孔口管固定方法和耐壓試驗等問題。井下探放水是否安全主要還是看孔口管長度、固定方法是否能滿足要求。探放水鉆孔孔口管的一般選用地質(zhì)鉆孔套管管材，孔口管的長度根據(jù)鉆孔可能遇到的最高水壓、鉆孔孔口巖石條件等因素按《煤礦防治水規(guī)定》[13]經(jīng)驗值選定，見表1。表1巖層中探水鉆孔止水套管長度水壓/MPa止水套管長度/m＜1.01.0～2.02.0～3.0＞3.0＞5＞10＞15＞20探放水鉆孔

6、孔口管材質(zhì)為地質(zhì)勘探用無縫鋼管（前有代號DZ），上部與法蘭盤焊接，管壁外以6#鉛絲（或其它可替代金屬絲）纏繞，并用電焊焊牢?？卓诠芟虏壳懈顬殇忼X狀，以便于固管時出漿?？卓诠苎b置見圖3。7圖3探水鉆孔孔口管裝置示意圖探放水孔口管施工及安裝程序如下：1）選擇巖層堅硬完整地段開孔，孔徑應(yīng)大于孔口管直徑1～2級，鉆至預(yù)定深度后，將孔內(nèi)沖洗干凈，將孔口管外壁焊上扶正肋骨片后放入孔內(nèi)。2）孔口管的安裝與固定主要由以下幾種方法：（1）水泥漿或砂漿固管套管封孔方案這是目前最常用的探放水鉆孔孔口固管方案。其特點是材料來源方便，價格低廉，封堵可靠，可與注漿工藝

7、結(jié)合施工。但其缺點是凝膠時間較長。具體方法為：對于向下鉆孔，向孔內(nèi)注入水泥漿，將預(yù)先準(zhǔn)備好的孔口管放入孔內(nèi)；對于水平或向上鉆孔，在孔口管插入孔內(nèi)后，在孔口部分用摻水玻璃的水泥漿將孔口管固定封死，在孔口管外預(yù)留留1~2個注漿小管，然后，從注漿小管向四周壓入水泥漿，待從孔口管跑出濃水泥漿時即將小管封死，待水泥漿凝固。（2）樹脂固管套管封孔方案這是目前也比較常用的探放水鉆孔孔口固管方案。其特點凝膠時間較短，封堵可靠。但需另外準(zhǔn)備材料，價格較高。（3）丁腈橡膠圈或聚氨酯橡膠圈封孔方案其特點為施工速度快，可在地面事先進(jìn)行設(shè)計與制作，減小了井下施工強(qiáng)度

8、與時間。但其對圍巖條件要求較高，太軟與太硬都不行，僅適用于較低壓力（2MPa以下）的較大數(shù)量探放水鉆孔的施工。3）水泥漿固結(jié)后掃孔，其深度超過孔口管長度0.5~1m后，向孔內(nèi)壓水