摘要：針對(duì)近水平定向長(zhǎng)距離瓦斯抽放鉆孔開孔段煤層松散破碎的問(wèn)題，通過(guò)分析開孔段煤層賦存情況，介紹了在施工白芨溝煤礦2621工作面定向瓦斯抽放鉆孔開孔段遇到的問(wèn)題及采取的解決對(duì)策。通過(guò)選擇合適的鉆具、技術(shù)和工藝等，達(dá)到了預(yù)期的封孔效果，保證了封孔質(zhì)量和后續(xù)定向鉆孔的施工。

關(guān)鍵詞：跟管鉆進(jìn)；瓦斯抽放；封孔工藝；處理措施

中圖分類號(hào)：TD712.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712 （2012） 18-0067-02

一、概述

近年來(lái)，定向鉆進(jìn)技術(shù)在煤礦井下長(zhǎng)距離瓦斯抽放鉆孔中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，施工技術(shù)和工藝也逐步完善，鉆孔施工深度、施工精度、成孔率、單孔瓦斯抽放濃度和流量都有了明顯的提高，解決了煤礦井下工作面的瓦斯抽采利用和瓦斯治理等問(wèn)題。但是面對(duì)開孔段煤層松軟破碎，鉆孔施工時(shí)瓦斯?jié)舛群土髁看蟮葐?wèn)題，如何保證開孔段封孔質(zhì)量，防止鉆孔瓦斯泄漏，保證后續(xù)定向鉆孔的順利施工成為當(dāng)務(wù)之急。

面對(duì)井下施工瓦斯抽放鉆孔開孔段煤層破碎的問(wèn)題，常規(guī)的開孔、擴(kuò)孔、下套管封孔的工藝已經(jīng)無(wú)法滿足封孔要求，出現(xiàn)封孔長(zhǎng)度不夠、孔口管彎曲較大無(wú)法下鉆、封孔后漏氣漏水等問(wèn)題。隨著鉆探技術(shù)的發(fā)展，跟管鉆進(jìn)技術(shù)在地面取芯鉆進(jìn)和泥漿鉆進(jìn)中的應(yīng)用越來(lái)越多，技術(shù)也更加成熟，利用跟管鉆進(jìn)技術(shù)針對(duì)開孔段煤層破碎的情況進(jìn)行封孔，不僅保證了封孔質(zhì)量，滿足了定向鉆進(jìn)的要求，瓦斯抽放效果也更加明顯。

二、工程概述

（一）開孔段煤層情況

白芨溝煤礦是神華寧煤集團(tuán)重點(diǎn)煤礦之一，屬高瓦斯礦井。本次施工的2621工作面瓦斯抽放鉆孔，主要針對(duì)二3層煤進(jìn)行施工，二3層煤厚度10m-24m不等，頂板有1.5m-2m厚略質(zhì)煤，煤層松軟破碎，遇水即發(fā)生塌孔現(xiàn)象。本次施工鉆場(chǎng)設(shè)在二3層煤頂分層，鉆場(chǎng)頂板即為二3層煤直接頂，在鉆場(chǎng)掘進(jìn)過(guò)程中由于放炮原因，接近頂板略質(zhì)煤以下煤層也出現(xiàn)松散破碎情況，鉆進(jìn)時(shí)出現(xiàn)嚴(yán)重塌孔。沿鉆孔施工方向，煤層傾角在6°-8°左右，鉆孔設(shè)計(jì)開孔傾角均為2°，開孔高度距頂板1.5m，預(yù)計(jì)穿越破碎帶距離為12m。

（二）針對(duì)破碎煤層封孔工藝存在的問(wèn)題

1.定向鉆具組合。φ96mmPDC鉆頭+φ76mm螺桿馬達(dá)（彎角1.25°）+φ76mm下無(wú)磁+φ76mm測(cè)量探管+φ76mm上無(wú)磁+φ73mm通纜鉆桿。

2.常規(guī)封孔工藝。開孔段煤層較硬時(shí)，采用φ96mmPDC鉆頭回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)至12m處，提鉆更換φ153mmPDC鉆頭擴(kuò)孔至12m，下入φ108mm復(fù)合材料封孔管12m（4m/根，用絲扣連接），采用KSZB160-2礦用手動(dòng)注漿泵注入賽瑞封孔材料進(jìn)行封孔，封孔效果良好。

3.采用常規(guī)封孔工藝針對(duì)2621工作面封孔出現(xiàn)的問(wèn)題。2621工作面鉆孔開孔段煤層較破碎，采用φ96mm鉆頭鉆進(jìn)2m后即發(fā)生不返水情況，反復(fù)提鉆掃孔后返渣持續(xù)較多，為拳頭大塊狀煤，鉆進(jìn)4m后提鉆觀察，可見(jiàn)度只能達(dá)到1m，后續(xù)鉆孔全部堵死。采用φ153mmPDC鉆頭擴(kuò)孔至12m處提鉆觀察情況相同。由于復(fù)合材料封孔管強(qiáng)度有限，下入4m后就無(wú)法繼續(xù)下入，用鉆機(jī)回轉(zhuǎn)下入8m后封孔。

采用常規(guī)封孔工藝封孔長(zhǎng)度只能達(dá)到8m，封孔長(zhǎng)度不能覆蓋整個(gè)破碎區(qū)域，后續(xù)鉆孔施工時(shí)仍然存在塌孔卡鉆情況；復(fù)合材料孔口管強(qiáng)度小，下入孔內(nèi)時(shí)彎曲嚴(yán)重，導(dǎo)致定向鉆具無(wú)法下入孔內(nèi)；鉆孔開孔過(guò)程中，塌孔導(dǎo)致鉆孔孔徑變大，封孔質(zhì)量不能保證，出現(xiàn)漏氣漏水。

針對(duì)以上出現(xiàn)的問(wèn)題，首先要解決如何護(hù)孔，避免鉆孔塌孔嚴(yán)重，那就要下入大孔徑、高強(qiáng)度孔口管，通過(guò)破碎帶以后再下入小孔徑、高強(qiáng)度孔口管進(jìn)行封孔，這樣一來(lái)不僅能保證封孔長(zhǎng)度，也能保證封孔管平滑度和彎曲度，進(jìn)而保證封孔質(zhì)量和后續(xù)鉆孔的施工，跟管鉆進(jìn)技術(shù)得以應(yīng)用。

三、跟管鉆進(jìn)封孔工藝施工裝備

采用跟管鉆進(jìn)封孔工藝的主要設(shè)備為ZDY-6000LD井下定向鉆機(jī)、3NB-300泥漿泵、KSZB160-2礦用手動(dòng)注漿泵和鉆具組合，主要以鉆具組合為主，具體如下：

（一）開孔、擴(kuò)孔鉆具組合

鉆桿選用Φ73mm鉆桿，開孔選擇Φ96mmPDC鉆頭，擴(kuò)孔選擇Φ153mm擴(kuò)孔鉆頭。

（二）跟管鉆進(jìn)需加工的配件

主動(dòng)鉆桿選用Φ73mm鉆桿，加工接手和套管，需加工配件見(jiàn)下表。

四、跟管鉆進(jìn)施工及封孔工藝

（一）方案實(shí)施步驟

1.采用φ73mm西安通纜鉆桿做主動(dòng)鉆桿，用φ96mm鉆頭開口1m后更換φ153mm鉆頭擴(kuò)孔1m，連接φ139.7mm前部帶合金套管回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)穿破碎帶，穿過(guò)破碎帶進(jìn)入正常完整煤層1-2米后停鉆，將φ139.7mm套管留在孔內(nèi)。

2.加工1m長(zhǎng)4分鋼管，一端焊φ13mm直通，沿φ139.7mm外側(cè)插入孔內(nèi)，采用KSZB160-2礦用手動(dòng)注漿泵向孔內(nèi)注入賽瑞封孔材料，侯凝1小時(shí)，保證將φ139.7mm套管固定住。

3.采用φ73mm西安通纜鉆桿，連接φ116mmPDC鉆頭，沿φ139.7mm套管中部下鉆鉆進(jìn)，鉆進(jìn)深度超過(guò)φ139.7mm套管10m位置停鉆。

4.采用φ73mm西安通纜鉆桿，連接φ108mm前部帶合金封孔管回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)深度超過(guò)φ139.7mm套管8m-9m位置停鉆，孔口處φ108mm封孔管必須為頂管，即帶φ108mm法蘭盤。

5.連接φ108mm法蘭堵頭，用φ25mm直通高壓水管與3NB-300泥漿泵連接，向孔內(nèi)注入水泥砂漿封孔材料，待φ108mm封孔管和φ139.7mm套管之間的間隙開始出漿時(shí)停止注漿，鉆孔侯凝。

6.待鉆孔侯凝結(jié)束，采用φ96mmPDC鉆頭進(jìn)行正常定向鉆進(jìn)。

（二）鉆孔結(jié)構(gòu)

一開：采用φ139.7mm套管跟管鉆進(jìn)超過(guò)破碎帶1-2m。

二開：采用φ116mmPDC鉆頭鉆進(jìn)超過(guò)φ139.7mm套管10m。

三開：采用φ96mmPDC鉆頭正常鉆進(jìn)至終孔位置。

五、采用跟管鉆進(jìn)技術(shù)封孔效果分析

（一）提高了鉆孔封孔長(zhǎng)度與封孔質(zhì)量

實(shí)施改進(jìn)方案后，鉆孔封孔長(zhǎng)度由以前的12m增加到20m，采用鈹銅套管進(jìn)行封孔，不但保證了封孔強(qiáng)度，孔口管的彎曲度與常規(guī)封孔工藝相比變得更加直，對(duì)后續(xù)鉆孔施工時(shí)下定向鉆具和排渣更加有利，采用水泥砂漿封孔后，未再出現(xiàn)漏水漏氣的情況。

（二）鉆孔瓦斯抽放濃度明顯提高

采用跟管鉆進(jìn)技術(shù)進(jìn)行封孔，已施工的5#孔、6#孔瓦斯抽放濃度分別為75%和78%，抽放負(fù)壓在50KPa的情況下流量分別達(dá)到0.35m3/min和0.36m3/min，超過(guò)預(yù)期的瓦斯抽放效果。

六、結(jié)語(yǔ)

針對(duì)白芨溝煤礦2621工作面定向瓦斯抽放鉆孔開孔段煤層破碎等問(wèn)題，通過(guò)改進(jìn)封孔工藝，采用跟管鉆進(jìn)技術(shù)，有效的提高了鉆孔封孔長(zhǎng)度和封孔質(zhì)量，單孔瓦斯抽放濃度和抽放純量也明顯增加，瓦斯抽放效果更加明顯。白芨溝煤礦2621工作面跟管鉆進(jìn)封孔工藝的順利施工，為今后同樣地層出現(xiàn)的封孔問(wèn)題提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，避開了開孔段煤層破碎帶，保證了后續(xù)定向鉆孔的順利施工，進(jìn)一步保證了瓦斯抽放效果。

參考文獻(xiàn)：

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[作者簡(jiǎn)介]楊軍（1987-），助理工程師，2008年畢業(yè)于北京理工大學(xué)，現(xiàn)任神華寧夏寧煤環(huán)境安全工程有限公司鉆探六隊(duì)技術(shù)副隊(duì)長(zhǎng)，主要從事井下定向技術(shù)指導(dǎo)工作。