科技展望官方 国内统一刊号:CN 64-1054/N
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《 科技展望 》
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期刊名称:科技展望
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范文-兴隆庄煤矿3号排水孔孔内情况及处理方案-科技展望

 兴隆庄煤矿3号排水孔孔内情况及处理方案

王长双  李超
(兖矿东华建设有限公司地矿建设分公司  山东  邹城  273500)
【摘要】本文对兴隆庄煤矿3号地面排水孔当时的施工情况作出较为详细的描述,并对出现的意外情况进行简要的分析,因在施工出现意外情况导致无法按正常的施工组织设计继续施工,经研究,特制定两套可行性的施工方案,排除了该孔对矿方安全生产的不利影响。
【关键词】排水孔、漏砂、套管、固管
1.施工情况
兴隆庄煤矿3号地面排水孔为兴隆庄煤矿下组煤开拓由井下向地面排水的定向孔,要求终孔在拟开拓的下组煤排水联巷内,并进入3煤顶板1m。
兖矿东华地矿建设分公司于2012年3月6日开始施工,钻进至第四系底界面以下10m后扩孔下入φ530mm护壁止水套管并用水泥浆全固管。待水泥凝固48小时后投孔至φ530mm套管底端以下0.30m(196.80m),套管内加满清水做止水检查。止水检查合格后继续向下钻进,钻进过程中未发现φ530mm套管底端有漏砂现象。于2012年5月27日钻进至357.50m(巷道顶板,刚进入3煤)时,由于3煤松散,孔内泥浆突然在井下孔口处沿巷道顶板以下的3煤层内突出孔内泥浆,并冲出一个直径约300mm、长约8m的水平孔洞。由于孔内岩粉、掉块快速下落聚集至钻头上部,造成卡钻事故。突水位置距孔口位置约8m,矿方把井下孔口掘出后,钻机从地面处理孔内钻具。
2012年8月3日20时,采用φ325mm岩芯管套φ168mm加重管至孔深351.09m时,φ168mm加重管突然下落至孔底托鞋底部钢板,并把支撑钢板的两根液压支柱震倒,同时托鞋底部钢板被击落至巷道底板地面,同时φ168mm加重管下落至巷道底板地面,接着泥浆从φ325mm岩芯管、φ168mm加重管与φ380mm孔壁之间的间隙流入巷道内,当孔内泥浆下流至孔深47.70m (约9m3泥浆)时由于岩粉下落充填在φ325mm岩芯管、φ168mm加重管与φ380mm孔壁之间的间隙而把φ325mm岩芯管埋住,同时泥浆停止下流,井下孔口无漏水漏砂现象。
在地面采用反丝钻具把φ325mm岩芯管以上的钻具已全部处理上来,目前孔内遗留φ325mm岩芯管和φ168mm加重管具体见附图。孔内现遗留φ325mm岩芯管(位于331.27-351.09m处),以目前技术水平无法处理,331.27米以下孔段无法下入φ325mm套管。
2.漏砂原因
该孔由于前两次漏浆造成孔内泥浆全部从井下流失,同时由于负压作用,造成φ530mm套管底端的岩石被破坏,造成孔内有漏砂现象。采用水泥浆对漏砂孔段进行封闭,水泥浆凝固后,进行投孔,投孔过漏砂孔段后未发现有漏砂现象。通过观测确定漏砂为第四系砂。
3.存在隐患
3.1对φ325mm岩芯管上部钢板处理,投开时,孔内泥浆还会有全部流失情况发生,负压作用可能继续造成孔内漏砂,发生埋钻事故。
3.2若塌孔多次发生,会造成钻孔附近形成空洞,影响地面建筑物安全。
4.钻孔处理方案
4.1建议更改原孔设计原因
4.1.1孔内现遗留φ325mm套管(位于331.27-351.09m处),以目前技术水平无法处理,331米以下孔段无法下入φ325mm套管,建议更改钻孔设计;同时为防止处理下部钢板时再次发生孔内泥浆全漏失进而发生埋钻事故,建议更改钻孔设计;若不能采取有效措施保证钻孔在打开钢板时不漏失,造成孔内负压,负压作用可能使孔内再次发生漏砂现象,建议变更钻孔设计;设计变更为终孔套管由φ325mm更改为φ273mm。
4.1.2若可以更改设计,则采用φ377mm套管对孔内漏砂孔段进行隔离并采用水泥砂浆进行固管,保证在投开φ325mm岩芯管上部钢板时,不发生漏砂现象造成埋钻。
4.1.3采用φ377mm套管隔离上部漏砂孔段后,可以投开φ325mm岩芯管上部钢板,并处理φ168mm加重管,处理完孔内钻具后,再次对井下孔口进行封闭处理,封闭处理完毕后,进行扩孔,下入φ273mm套管并进行水泥浆固管。
4.2钻孔处理方案
把设计下入孔内φ325mm排水套管更改为φ273mm排水套管,下步具体施工措施为:
4.2.1下φ377mm套管隔离漏砂孔段
采用φ380mm钻头规则孔径,试下φ377mm隔砂套管合格后,把φ377×10mm隔砂套管(底内倒角)下至290mm,并用水泥浆全固管,固管方法采用孔口盖帽压力注水泥浆,固管采用32.5R号普通硅酸盐水泥6000kg,清水3600kg。水泥浆注完后采用清水替浆,替浆量为29m3,替浆量用水表测量。
4.2.2冲捞净φ325mm岩芯管上端沉砂
待水泥凝固48小时后,以泥浆作冲洗液,采用φ350mm钻头冲投孔至φ377隔砂套管底端,换用φ200mm钻头冲投孔至φ325mm岩芯管上端,并把其上部沉砂冲捞干净。
4.2.3打开φ325mm岩芯管上部钢板
采用φ325mm磨铁钻头打开上部钢板。
4.2.4处理φ168mm加重管
采用φ200mm钻头冲投孔至φ168mm加重管上端,换用φ65mm钻头在φ168mm加重管孔段反复上下冲扫孔,把φ168mm加重管周围的沉砂冲洗干净,便于捞取φ168mm加重管。下入φ89mm钻杆连接上丝扣或下入φ89mm正丝丝锥锥上扣把φ168mm加重管提拔上来。
4.2.5封堵孔底
用液压支柱顶住孔底托鞋钢板,把封孔钻具下至356.00m,注入水泥浆封闭352.50-357.50m孔段,封孔设计用42.5R号普通硅酸盐水泥400kg,清水240kg。
4.2.6下入φ273mm套管并进行水泥浆全固管
待水泥凝固48小时后,采用φ280mm钻头冲扫孔至356.50,试下φ273mm套管合格后,下入φ273mm套管(底端带有丝扣保护,另备φ273mm公扣/     φ325mm法兰盘1个)并用水泥浆全固管,固管方法采用孔口盖帽压力注水泥浆,固管设计用32.5R普通硅酸盐水泥20000kg,清水12000kg。水泥浆注完后采用清水替浆,替浆量为17.50m3,替浆量用水表测量。
4.2.7放净φ273mm套管内清水
待水泥凝固48小时后,在井下拆除液压支柱顶和孔底托鞋钢板。然后采用φ200mm钻头冲投至孔底,并把φ273mm套管内水放净;换用φ250mm钻头冲扫孔至孔底,把φ273mm套管内的水泥冲扫干净。
4.2.8孔口加盖密封
焊接φ273mm套管高出地面1.00m,孔口加盖密封,至此该孔竣工。
参考文献:[1]《煤炭地质钻探规程》(MT/T1076-2008)
[2]《煤矿安全规程》(2011)
[3]《《煤矿防治水规定》(2009)
作者简介:
王长双(1987-),男,汉族,山东邹城人,工程师,主要从事地质勘查工作。