雅店煤礦強排孔施工井內(nèi)落物打撈實踐

劉 斌，楊 博，張 磊，何 磊，李高鋒

(1.陜西華彬雅店煤業(yè)有限公司，陜西 彬州 713500；2.彬縣煤炭有限責(zé)任公司，陜西 咸陽 712000)

0 引言

隨著我國煤炭行業(yè)的不斷發(fā)展，煤礦生產(chǎn)已逐步進(jìn)入正規(guī)化。為了確保煤礦的安全生產(chǎn)，水文地質(zhì)類型復(fù)雜、極復(fù)雜或者有突水淹井危險的礦井，應(yīng)當(dāng)在井底車場周圍設(shè)置防水閘門或者在正常排水系統(tǒng)的基礎(chǔ)上另外安設(shè)由地面直接供電控制，且排水能力不小于最大涌水量的潛水泵排水系統(tǒng)[1-3]。對不具備形成獨立潛水泵排水系統(tǒng)條件，與正常排水系統(tǒng)共用排水管路的老礦井，必須安裝控制閥門，實現(xiàn)管路間的快速切換。這就要求新建礦井必須從地面向井下鉆鑿施工大孔徑排水孔，以滿足礦井應(yīng)急排水需求。

在鉆孔施工過程中，孔內(nèi)落物現(xiàn)象時常出現(xiàn)[4-5]，每個施工隊伍都有自己的經(jīng)驗和心得，現(xiàn)以雅店煤礦強排孔施工時出現(xiàn)落物現(xiàn)象為例，做探討分析。

1 工程概況及施工過程

1.1 工程概況

雅店煤礦位于陜西省彬州市西北雅店村以南、涇河?xùn)|岸的階地上，行政區(qū)劃主要屬長武縣芋園鄉(xiāng)管轄，僅北部生活區(qū)的一部分屬彬縣北極鎮(zhèn)。該煤礦地處彬長礦區(qū)，屬于黃隴侏羅紀(jì)煤田中段。根據(jù)陜西華彬雅店煤業(yè)有限公司前期的工程設(shè)計，施工的工程量包含4個強排鉆孔的鉆探施工及管路安裝，鉆孔平均深度481 m/孔(1#煤2個鉆孔平均深度484 m，4#煤2個鉆孔平均深度478 m)，總工作量1 924 m。現(xiàn)以1號鉆孔在施工過程中發(fā)生的井內(nèi)落物打撈情況為例開展具體分析。

1.2 施工過程

施工方案：根據(jù)設(shè)計要求，1#煤施工的強排孔在0～484 m需全孔下入φ426 mm的無縫鋼管并進(jìn)行固井，并且要求井底坐標(biāo)最大偏斜距離不大于1 m。綜合各方面施工因素考慮，強排孔鉆探施工分三次鉆進(jìn)成孔。具體施工時，首先用φ700 mm鉆頭鉆進(jìn)至25 m(基巖界面以下2 m)處，下入φ650 mm×12 mm表層套管，將表層套管穩(wěn)固的座在基巖上，保護(hù)孔壁不坍塌、不掉塊；接著，用φ220 mm鉆頭從25 m處鉆進(jìn)至目標(biāo)深度(為確保順利中靶，采用無線隨鉆測斜儀配合螺桿測斜糾斜)；隨后，用φ350 mm鉆頭從25 m處擴(kuò)孔至目標(biāo)深度，接著用φ600 mm鉆頭從25 m處擴(kuò)孔至目標(biāo)深度；最后，下入φ426 mm無縫鋼管并進(jìn)行固井。圖1為強排孔結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1 強排孔結(jié)構(gòu)圖

具體施工過程：①從地表向下0～25 m，采用TSJ2000B型鉆機、TB-1200/7泥漿泵、φ127 mm鉆桿、φ700 mm四翼PDC鉆頭進(jìn)行鉆進(jìn)施工，見基巖后繼續(xù)鉆進(jìn)2 m，下入φ650 mm×12 mm表層套管，將表層套管穩(wěn)固的座在基巖上，起到保護(hù)孔壁不坍塌、不掉塊的作用；②采用φ159 mm鉆鋌、φ220 mmPDC鉆頭從25 m處繼續(xù)鉆進(jìn)至井底目標(biāo)位置，鉆進(jìn)過程中采用螺桿和無線隨鉆測斜儀進(jìn)行不斷的測斜和糾斜，以確保井底坐標(biāo)達(dá)到甲方要求;③采用φ168 mm鉆鋌、φ350 mm牙輪鉆頭擴(kuò)孔至井底目標(biāo)位置；④采用φ168 mm鉆鋌、φ600 mm牙輪鉆頭進(jìn)行擴(kuò)孔至井底目標(biāo)位置。

事故的發(fā)生：施工事故發(fā)生在第④步，在采用φ168 mm鉆鋌、φ600 mm牙輪鉆頭擴(kuò)孔至371.4 m處時，施工員發(fā)現(xiàn)進(jìn)尺異常緩慢，于是立即起鉆，檢查后發(fā)現(xiàn)牙輪鉆頭磨損嚴(yán)重，并且其中3個牙輪脫落掉入孔內(nèi)。

2 事故處理及經(jīng)驗總結(jié)

2.1 事故處理

落物狀況：根據(jù)下鉆探查分析，推測判斷掉落的牙輪在380～385 m處，而此深度的鉆孔直徑為φ350 mm，而且孔內(nèi)被擴(kuò)孔所產(chǎn)生的巖粉和泥漿所填充，因此掉落物被埋沒在巖粉和泥漿當(dāng)中。因為3塊井內(nèi)落物均為材質(zhì)堅硬且具不規(guī)則形狀的合金牙輪，并且井內(nèi)情況復(fù)雜，所以首先否定了利用磨鞋磨掉落物的方案[6-8]。

套銑打撈：經(jīng)過綜合分析以上具體事故狀況，并結(jié)合以往鉆井落物工作經(jīng)驗，決定制作套銑打撈器進(jìn)行打撈。套銑打撈器需要用φ273 mm無縫鋼管作為套銑筒，上部焊接φ127 mm鉆桿母接手，下部套管頭為銑槽加鑲合金作為長城刺狀銑鞋鉆頭，向上30 mm，一周平均鉆φ10 mm鉆孔20個，銅焊鑲?cè)腴L度200 mm的鋼絲繩。在套銑打撈器制作完成后，將自制的φ273 mm套銑打撈器連接至φ127 mm鉆桿，然后下鉆進(jìn)行套銑打撈。當(dāng)鉆具下至380 m時遇阻，經(jīng)分析判斷為上部洛河組掉塊，開車輕壓慢轉(zhuǎn)，將掉塊磨損，繼續(xù)鉆進(jìn)卻并沒有發(fā)現(xiàn)落物；后經(jīng)過多次重復(fù)的套銑打撈，終于成功將第一塊落物打撈出井。后續(xù)采用同樣的辦法將其他兩塊落物依次打撈上來，至此事故處理完畢。

2.2 經(jīng)驗總結(jié)及改進(jìn)措施

事故處理經(jīng)驗：①該段地層處于白堊紀(jì)宜君組礫巖層段(360～434 m)，鉆進(jìn)條件極為復(fù)雜。在鉆進(jìn)過程中，扒車現(xiàn)象嚴(yán)重，鉆具跳動厲害，對鉆頭產(chǎn)生很大程度的損壞，并且對鉆頭牙輪鏈接的牢固性有著很嚴(yán)峻的考驗；②在擴(kuò)孔鉆進(jìn)過程中，泥漿的比重大、粘度高、加上孔內(nèi)失水量大，導(dǎo)致泥漿中含沙比重始終較高，巖粉顆粒始終懸浮于泥漿中，導(dǎo)致孔底不干凈，落物埋沒在泥漿當(dāng)中，增加了對落物的找尋難度；③鉆進(jìn)施工過程中，該鉆頭在連續(xù)鉆進(jìn)220 m的過程中始終沒有上鉆對鉆具情況進(jìn)行檢查了解，進(jìn)一步增加了事故發(fā)生的概率。

改進(jìn)措施：在總結(jié)以上經(jīng)驗的同時，對今后在施工過程中提出以下幾點改進(jìn)措施。①首先要多結(jié)合地層地質(zhì)條件根據(jù)鉆進(jìn)時撈取的錄井砂樣，及時分析判斷地層狀況[9-11]；②根據(jù)不同的地層狀況來選擇相應(yīng)的鉆進(jìn)參數(shù)和鉆頭類型；③根據(jù)地層情況、鉆進(jìn)速度，配置適宜地層鉆進(jìn)的高效泥漿；④無論是上鉆后還是下鉆前，都必須要仔細(xì)檢查鉆具的可靠性，以盡量減少井內(nèi)事故的發(fā)生為目的；⑤多觀察記錄鉆進(jìn)進(jìn)尺情況、泥漿循環(huán)情況、泵壓情況，如果有持續(xù)2 h無進(jìn)尺或鉆進(jìn)異常緩慢的情況，則必須上鉆檢查鉆頭等鉆具。

3 結(jié)語

井內(nèi)落物打撈要具體情況具體分析，不同的落物種類及井內(nèi)情況，采取的打撈方式也不盡相同，在研究確定打撈方案、選擇打撈工具時，應(yīng)遵循“井下打撈、地面保障”的原則?？傊?，井下的打撈要通過細(xì)致縝密的調(diào)查研究和方案設(shè)計，對每次施工情況做好詳細(xì)的記錄分析，多總結(jié)歸納，才能夠為以后的鉆進(jìn)工作高效優(yōu)質(zhì)的完成積累實踐經(jīng)驗。