--井下鉆探高承壓水安全施工技術（精）

1、井下鉆探高承壓水安全施工技術1前言井下鉆探是開展礦井防治水工作的關鍵手段，其優(yōu)點是不受地面條件限制，且工程量小、工期短、投資少、針對性強、水壓水量直觀、經(jīng)濟合理，近幾年來，開灤礦務局部分礦井開始嘗試地面鉆探改為井下施工。開灤廣信有限責任公司針對用水緊張狀況，為合理有效地利用地下水資源，需施工奧灰水源井。在井下鉆探工程中，因奧灰水壓高(1.7 MPa)、水量大(phi;89 mm，鉆孔噴水34 m3/min)，遇到了許多意想不到的困難，出現(xiàn)過噴水、噴矸、套管失控等一系列復雜問題，一度使人身和設備安全受到了威脅。通過實踐，積累了一套防噴、控鉆等一系列安全施工技術。2問題的提出廣信公司為了滿足日益增

2、長的工業(yè)和生活用水，合理有效地開發(fā)利用地下水資源，在井下施工2個奧灰孔，孔深設計為600 m，涌水量為7 m3/min。由于施工承壓含水層的高壓水，因此工程從設計、設備安裝、施工等各個環(huán)節(jié)都充分考慮到各種問題的預防和處理，為今后鉆探工作積累了寶貴的經(jīng)驗。在井下奧灰鉆孔施工中，因水壓高、水量大，遇到了噴水、噴矸、套管失控及鉆探設施固定困難等一系列復雜的問題亟待解決，否則將影響安全生產(chǎn)和發(fā)生人身事故。3安全施工技術針對上述鉆孔施工中存在的不安全因素，在實踐中探索出了一套較完整的高承壓水鉆探安全施工技術。3.1鉆窩施工立孔和大角度斜孔的鉆進，需施工鉆機房(簡稱鉆窩)，其規(guī)格可視每次增減鉆桿的條數(shù)而定

3、。當每次增減1節(jié)鉆桿時，鉆窩的總高度應為5.5 m，當每次增減2節(jié)鉆桿時的鉆窩總高度應為11 m。無論是每次增減幾節(jié)鉆桿，必須保證巷道頂板處鉆窩直徑不小于3.0 m，鉆窩頂部直徑不小于1.5 m，鉆窩掘出排除活石后，必須對鉆窩進行噴漿處理，防止風化落石。同時掘出天輪架窩，打出天輪錨桿眼和二層工作臺錨桿眼。二層工作臺的高度：當鉆窩高度為5.5 m時，二層工作臺可搭在鉆窩兩側(cè)的支架上，但必須封牢；當鉆窩高度為11 m時，二層工作臺的高度應為7.5 m左右。工作臺的搭設，可在鉆窩四周打4棵錨桿，用鉆管連接固定，然后搭上木板封牢。小角度俯角孔，可根據(jù)抽出鉆桿的高度適當挑頂作鉆窩。二層工作臺距離窩頂?shù)母?/p>

4、度應大于2.0 m，工作臺的搭設，可在巷道內(nèi)用鐵(或木)制長凳，上面搭木板封牢。3.2鉆探設施的安裝 天輪的安裝。在鉆窩頂部安裝天輪，要使用天輪架。天輪架可采用2條工字鋼，并在設計安設天輪處分別鑲焊天輪軸套1個。將天輪架在天輪窩安設調(diào)整后用混凝土固定。另外在鉆窩頂部下設天輪錨桿，錨桿下端彎成圓環(huán)。將圓環(huán)套在天輪架內(nèi)的天輪軸上，做到雙保險。 鉆機的固定。地鞏錨桿固定在巷道底板上，然后將鉆機安裝固定在底座上。這樣，既避免了壓柱操作，又保證了鉆機的穩(wěn)固性。 在深井和噴水條件下鉆進時，要用專用小絞車升降鉆具，其固定方法是用地鞏錨桿直接連接絞車底座，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

5、高壓水的關鍵。一是要根據(jù)孔口附近的巖石強度，嚴格按煤礦安全規(guī)程確定套管長度，套管的層數(shù)由鉆孔的地質(zhì)、水文條件而定；二是必須確保固結(jié)質(zhì)量，嚴防漏水和套管鼓出。其做法是：開孔直徑大于套管直徑12級，鉆進深度大于套管長度0.51.0 m?？卓谔幱妹藜喕螯S麻纏繞后將套管砸入孔內(nèi)，注入水灰比為10.811的水泥漿，當反漿管流出水泥漿液時，關閉反漿管閥門，再加壓至2.0 MPa，并穩(wěn)壓1015 min，以保證套管周的空隙和巖石裂隙全部填實。另外，還采用了以下2條措施對套管進行處理加固。 首先在孔口盤以上0.150.20 m處的套管外側(cè)，相向焊接2塊鋼板，當套管下入孔內(nèi)后，用2條工字鋼地梁分別將上述兩塊鋼板

6、壓住，防止套管鼓出。 套管焊筋骨。制作套管時，每條套管的兩端頭附近，分別以壁虎式焊接1組3條phi;6.58 mm的鋼筋，鋼筋長度小于0.1 m，與套管軸向夾角為60deg;70deg;，其作用一是端正套管的位置，防止套管貼在孔壁上；二是利用筋骨加大阻力，減少套管鼓出的危險性。3.4防噴及控鉆裝置 孔口的防噴帽。為防止鉆孔噴水、噴矸，惡化勞動環(huán)境，威脅人身安全，應使用孔口防噴帽。將其底盤與高壓閥門法蘭盤用螺絲連接牢固。下鉆具時，將活動抽板向兩側(cè)拉開，擴大口經(jīng)，巖心管下入后，彈簧自行將活動抽板拉緊，鑲在活動抽板內(nèi)側(cè)的膠皮舌抱住鉆桿，即可繼續(xù)下鉆。當孔內(nèi)噴水、噴矸時，膠皮舌將水和矸石攔住，使其向四

7、周射，遇弧形盤后返下，沿巷道底板流出。 鉆桿控制器。鉆進中替換鉆桿時，需松開鉆機立軸卡瓦。為防止鉆桿外射，應使用鉆桿控制器。該控制器通過制動手把，使偏心輪上下移動，帶動自動卡瓦閉合，抱住鉆桿來控制鉆桿。使用時，巖心管、落砂管一套下入鉆孔后，將鉆桿控制器裝在孔口防噴帽上，再將鉆桿穿入卡瓦中間，連接巖心管，將鉆具下到孔底鉆進。當需替換鉆桿時，先用鉆桿控制器控制鉆桿，再松開鉆機立軸卡瓦，然后更換鉆桿。 控鉆裝置。為加快高壓水條件下的下鉆速度，同時預防鉆機卡瓦突然失控造成射鉆事故，還應使用控鉆裝置。使用時，把偏心輪卡子套在鉆桿頂部的水接頭附近，并使卡子不隨鉆桿轉(zhuǎn)動。將鋼絲繩從地梁固定點通過偏心輪卡子換

8、向滑輪，至另一側(cè)地梁上的換向滑輪后，與小絞車相連接。當鉆機立軸卡瓦突然失控，鉆桿外射時，偏心輪卡子立即抱住鉆桿。當提下鉆桿時，利用該裝置控制鉆桿的升降速度，做到萬無一失。3.5應注意的幾個問題 孔口安全套管應選用壁厚大于4.5 mm的無縫耐壓地質(zhì)鋼管。 一般不使用鋼粒和金鋼石鉆進。使用鋼粒鉆進往往會因高壓水上涌，鋼粒將鉆頭或巖心管等磨壞，造成事故；使用金鋼石鉆進，一般井下鉆機的給進壓力達不到要求，達不到提高鉆進速度的目的，主要是看鉆機給進壓力與孔內(nèi)壓力的對比。 孔口套管上段35 m，要根據(jù)水質(zhì)情況進行防腐處理，并將外露套管及孔口盤用油泥膏埋藏防腐。 鉆探結(jié)束后，根據(jù)需要安裝孔口三通及閥門。底部

9、閥門作備用，上部三通閥門可經(jīng)常啟閉，觀測水壓、水量，以防單閥門失效而難以更換。 鉆桿規(guī)格應根據(jù)孔深確定。終孔phi;73 mm，孔深小于150 m，終孔phi;50 mm，孔深小于200 m，可采用phi;42 mmtimes;6 m的鉆桿。終孔phi;73 mm，孔深小于250 m，終孔phi;50 mm，孔深小于300 m，可采用phi;50 mmtimes;6 m的鉆桿。否則極易出現(xiàn)鉆桿劈裂現(xiàn)象。3.6安全操作要點高承壓水鉆探與施工，是一項難度大、技術復雜的工作。不僅要在技術措施上做到安全可靠，還必須有一支技術熟練的施工隊伍，并嚴格加強現(xiàn)場管理，才能保證安全施工，達到安全快速鉆進的目的。實踐證明，需要遵守以下安全操作要點： 技術培訓是基礎。對鉆探工人進行鉆探技術培訓，使人人對鉆探設施的安裝使用、施工操作技術都能熟練掌握。做到分工明確，配合默契，嚴格按照操作規(guī)程和安全技術措施施工。 思想重視是關鍵。對高承壓水鉆探中易出現(xiàn)影響鉆進、威脅安全的問題，首先要有一個正確的認識。從鉆孔設計開始，就應向職工交待清楚出現(xiàn)問題的危害性和預防處理措施，做到人人保持高度警惕，杜絕馬虎、湊合思想。 對所有鉆探設施，做到每班一檢查，發(fā)現(xiàn)松動，立即緊固處理，