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(φ89 mm,鉆孔噴水3~4 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。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)母叨葢笥?.0 m,工作臺的搭設,可在巷道內用鐵(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)套在天輪架內的天輪軸上,做到雙保險。
??? ② 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。
??? ③ 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、水文條件而定;二是必須確保固結質量,嚴防漏水和套管鼓出。其做法是:開孔直徑大于套管直徑1~2級,鉆進深度大于套管長度0.5~1.0 m。孔口處用棉紗或黃麻纏繞后將套管砸入孔內,注入水灰比為1∶0.8~1∶1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10~15 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。
??? ① 首先在孔口盤以上0.15~0.20 m處的套管外側,相向焊接2塊鋼板,當套管下入孔內后,用2條工字鋼地梁分別將上述兩塊鋼板壓住,防止套管鼓出。
??? ② 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φ6.5~8 mm的鋼筋,鋼筋長度小于0.1 m,與套管軸向夾角為60°~70°,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,鑲在活動抽板內側的膠皮舌抱住鉆桿,即可繼續(xù)下鉆。當孔內噴水、噴矸時,膠皮舌將水和矸石攔住,使其向四周射,遇弧形盤后返下,沿巷道底板流出。