1總體設(shè)計方案

　　(1)鉆孔設(shè)計。本排水孔工程孔深550m，下放Φ426mm×12mm無縫金屬管，最終裸孔孔徑要大于鋼管直徑，設(shè)計為Φ550mm，因裸孔孔徑過大不能一次施工完成，要經(jīng)過導(dǎo)孔+兩級擴孔后最終成孔。(2)鉆進過程中導(dǎo)孔+兩級擴孔的鉆具優(yōu)化組合。①導(dǎo)向孔：φ190mm鑲齒合金鉆頭，φ159mm加重鉆桿4單根，89mm鉆桿+方鉆桿。②一級鉆孔：φ350mm鑲齒組合鉆頭，φ178mm加重鉆桿4單根，φ159mm加重鉆桿2單根，φ89mm鉆桿和方鉆桿。③兩級鉆孔：φ550mm鑲齒組合鉆頭，φ178mm加重鉆桿4單根，φ89mm鉆桿和方鉆桿。

　　2施工關(guān)鍵環(huán)節(jié)及要素

　　(1)鉆孔沖洗液。本工程鉆進采用泥漿作為鉆孔沖洗液。泥漿為低固相聚合物泥漿，要求泥漿具有較高的攜帶和懸浮巖屑的能力。①鉆孔泥漿配制。采用泥漿土粉、碳酸鈉、纖維素、燒堿(NaOH)和清水進行配漿。②鉆孔泥漿性能。泥漿性能要求：鉆孔泥漿粘度控制為25S~35S，泥漿失水量<18mL/30min,泥漿比重<1.12g/cm3，pH值9~11，含砂量控制<2%。(2)鉆孔防斜。①把好開孔關(guān)，開孔采用輕壓中等轉(zhuǎn)速。②鉆頭和鉆具的組合要配置合理，根據(jù)鉆頭承受壓力以及孔內(nèi)產(chǎn)生的扭矩合理的配置加重鉆桿的數(shù)量。③鉆進過程中要使用陀螺測斜儀檢測孔的斜度變化，每30m測一次。根據(jù)孔斜變化合理調(diào)整鉆進參數(shù)，孔斜超限時，下入φ146mm螺桿鉆具配合陀螺測斜儀進行定向糾偏，使鉆孔軌跡回到原有設(shè)定的靶域內(nèi)。

　　3鉆孔穿采空區(qū)施工

　　施工中發(fā)現(xiàn)從地面開始66m~220m處有多層煤。因20世紀90年代非法開采小礦泛濫存在盜采行為，本排水孔施工過程中遇到多次掉鉆現(xiàn)象，遇到了多層采空區(qū)，最大的一層落差0.5m，采空區(qū)的出現(xiàn)使鉆孔的施工難度增加。(1)鉆孔過采空區(qū)的主要難點。①采空區(qū)內(nèi)地質(zhì)條件復(fù)雜難以成孔，鉆孔鉆進過程中孔壁不穩(wěn)定，如果處理不當容易出現(xiàn)孔內(nèi)事故。②鉆孔過采空區(qū)時，需要先對采空區(qū)進行治理，確保對鉆孔安全沒有影響時才能通過，會耽誤大量的時間來處理，造成整個施工工期的滯后。(2)針對本次施工遇到采空區(qū)的治理。①采空落差小、輕微漏失。根據(jù)泥漿泵排量算出每小時的漏失量，適量加入泥漿堵漏性能調(diào)節(jié)劑，增加泥漿的粘性，用泥漿泵打入孔內(nèi)進行循環(huán);直至漏失量小到不影響鉆進方可正常鉆進。②采空落差中等、中度漏失。選用當?shù)匾环N膠泥土，制作大量的黏土球外面包裹后投入孔內(nèi)，下鉆搗實，搗實面要高于漏失段10m，配合配制好的堵漏泥漿安全過采空區(qū)。③采空落差大、嚴重漏失。采空區(qū)落差大有空腔時，黏土球堵漏無效，向孔內(nèi)投石子和砂子混合干料5立方，然后下入光頭鉆桿充分夯實，再采用水灰比0.6:1的高強度水泥漿進行封堵，侯凝36小時，下鉆掃孔，如繼續(xù)漏失則繼續(xù)重復(fù)上述方法，反復(fù)數(shù)次直至孔內(nèi)返出漿液后方可鉆進穿過采空區(qū)。

　　4排水鉆孔管路下放前準備工作

　　本排水鉆孔管路規(guī)格Φ550mmx12mm，全孔整體重量60t左右，下放難度很高，關(guān)鍵環(huán)節(jié)稍有差錯可能造成下管失敗，下套管前準備工作要用心細致。(1)下管前孔內(nèi)泥漿的調(diào)整。擴孔完畢后調(diào)整要充分循環(huán)，直至孔底巖粉沖洗干凈，并保證鉆孔下套管時孔底干凈且孔內(nèi)不出現(xiàn)異常。泥漿在原有調(diào)整的基礎(chǔ)上再充分合理的加入改善泥漿性能的各種添加劑，維護孔壁防止縮孔徑造成下管困難。(2)通孔、管路試下。為保證鉆孔壁規(guī)則下管順利，下管前使用鉆桿下放長約20m的Φ426mm×12mm套管到孔底進行試下，確保孔內(nèi)安全上下無阻。(3)套管底部浮力塞設(shè)計。浮力塞主要針對下放排水管安裝使用，在第一根入井的Φ426mm×12mm管路底端內(nèi)部加工如圖所示的浮力塞，其作用是增加孔內(nèi)泥漿對套管的浮力，減小套管懸重，以適應(yīng)鉆塔的吊拉能力。固管注漿時，泵壓推動漿液壓在浮力塞底板，逆止閥彈簧拉伸，浮力塞呈敞開狀，漿液經(jīng)鉆桿和浮力塞上正反接頭、逆止閥和提前割好的漿液返流口，進入管路與孔壁的環(huán)形空間返出地面。浮力塞上部的正反接頭用于連接鉆具，在浮力塞下面加工若干孔眼，留作固管用的出漿口在套管底口塞入木塞做導(dǎo)向。

　　5套管下放工藝及連接方法

　　(1)割洞穿杠和升降機提吊工藝。大口徑套管自身重量很大，無法采用吊卡提升、管間絲扣連接等常規(guī)方法下放，須采用焊接割洞穿杠法。首先將套管上端3m處部位割兩個對稱的Φ108mm圓孔，割洞處打坡口增加后續(xù)焊接面積。用不小于Φ89mm實芯金屬繩穿過圓孔，將套管放于孔內(nèi)，鋼杠卡在鉆機轉(zhuǎn)盤面上，解開繩后拉起另一根套管，底部對準入井套管的頂部，兩根套管對中后進行焊接，焊接好后再提起套管，抽掉鉆機轉(zhuǎn)盤面上的鋼杠，焊接封死兩個穿杠圓孔，下入孔內(nèi)一根套管，以此類推，直至套管全部下放完。(2)套管焊接工藝。①下管時所有套管兩端打6mmX6mm的坡口，以便增加焊接面積。使用鉛錘、水平儀，確保套管之間的同軸度和直線度。②焊條選用高標號、高強度焊條保證管路焊接安全。③套管焊接的接縫兩側(cè)在焊接前用鋼絲刷仔細刷幾遍，保證接口的干凈，提高焊接的強度。④在角焊時要注意保持正確的焊條角度，運條速度及手勢要根據(jù)焊腳尺寸而定。(3)管路下放速度及平衡漿液的補充。下放套管過程中，會在到達一定深度后會出現(xiàn)浮力大于套管自重，下放套管前就應(yīng)根據(jù)浮力公式和泥漿比重精確計算套管內(nèi)回灌泥漿的重量。保持下管重量始終大于浮力，使管路順暢下放。

　　6套管封固方法

　　①套管下放到孔內(nèi)設(shè)定位置后管路內(nèi)下入89mm鉆桿，鉆桿頭公扣與套管底部前期安裝的浮力塞上部反絲相連，將泥漿泵與輸漿管路連接好。②按比例配制漿液配合，攪拌均勻后打開閥門，水泥漿液流入儲漿池。漿液通過泥漿泵、輸漿管路、浮力塞，再經(jīng)管路與孔壁的環(huán)形間隙流返出地面后可視為固管質(zhì)量合格，等候凝固72小時候可轉(zhuǎn)入下一步工序。

　　7結(jié)語

　　施工礦山大口徑排水鉆孔施工時無法做到一次成孔，應(yīng)先進行小口徑導(dǎo)向鉆孔施工，導(dǎo)向鉆孔是施工中的重中之重的部分，務(wù)必通過儀器控制孔的垂直，偏斜度控制在最小范圍。然后根據(jù)實際地層情況分級擴孔，分級擴孔時要合理調(diào)配鉆孔泥漿，防止鉆孔出現(xiàn)掉塊、卡鉆、孔壁因失水縮徑;如遇下套管深度較深時，下管前應(yīng)對套管進行側(cè)向抗水壓強度等穩(wěn)定性進行分析，在施工過程中嚴格執(zhí)行設(shè)計要求，精心把控具體施工環(huán)節(jié)，才能安全順利地下放大口徑套管，也為后續(xù)類似工程的施工積累經(jīng)驗。

　　參考文獻

　　[1]楊健,孫家應(yīng),余大有等煤礦地面大口徑瓦斯抽排鉆孔施工關(guān)鍵技術(shù)[J]煤炭科學(xué)技術(shù)2010，38(11)：60-61.

　　《礦山大口徑排水鉆孔施工工藝》來源：《世界有色金屬》，作者：賀宏偉