摘 要：淮南礦業(yè)集團新莊孜煤礦始建于1947年5月，是淮南礦業(yè)集團現(xiàn)今唯一在開采的建國前礦井，其開采歷史悠久，采空區(qū)條件復雜，給后期地質(zhì)補勘、地面卸壓瓦斯抽采等鉆孔施工帶來一定困難。文章總結(jié)了過采空區(qū)大口徑瓦斯抽采鉆井施工技術(shù)，彌補了國內(nèi)大口徑鉆井過采空區(qū)技術(shù)空白。

關鍵詞：大口徑鉆井；采空區(qū)；瓦斯抽采

1 概況

淮南礦業(yè)集團新莊孜煤礦為高瓦斯礦井，并有煤與瓦斯突出危險。隨著礦井的延深，該礦原有的瓦斯抽采孔抽采能力難以滿足安全生產(chǎn)的需要，也不能實現(xiàn)瓦斯分源抽采的目標，故決定在新莊孜新淮工廣內(nèi)施工一口大口徑瓦斯抽采鉆井。

該井在新工廣福利樓的正北處，位于F10-5斷層下盤，地層產(chǎn)狀變化大，傾角14°～22°，地質(zhì)構(gòu)造復雜，將穿過D20煤采空區(qū)。

2 鉆井情況

2.1 開、竣工日期

本井2011年11月10日開工，2012年8月27日竣工。

2.2 鉆井結(jié)構(gòu)

為確保鉆井穿過回填層、第四紀松散層、風化基巖及D20煤層采空區(qū)等復雜地層，保證鉆井安全施工到位，鉆井設計了三路套管施工的技術(shù)方案：第一路套管封閉回填層、第四紀黃土層、基巖風氧化帶。第二路套管封閉D20煤層采空區(qū)。第三路套管為？覬630×18mm的無縫鋼管做工作管。實際鉆井結(jié)構(gòu)如下：

一開：0～68m，井徑？覬1400mm，下入？覬1220mm×16mm螺旋焊管。

二開：68～178m，井徑？覬1150mm，其中0～106m下入？覬950mm×16mm螺旋焊管，106～178m下入？覬950mm×18mm螺旋焊管。

三開178～576.67m，井徑？覬860mm，0～576.67m下入？覬630mm×18mm工作套管。

576.678～588m，階梯狀裸井，做沉淀池用。

3 鉆井過采空區(qū)難題

（1）鉆井口徑大。為保證鉆井三開能順利施工，二開即過采空區(qū)井徑設計為？準1150mm，這就為過采空區(qū)增加了難度，目前國內(nèi)尚無此類大口徑鉆井過采空區(qū)技術(shù)經(jīng)驗借鑒。（2）采空區(qū)易垮井。該區(qū)D20煤已于2002～2004年回采，由于煤層頂板上覆砂巖較厚，雖已沉降較長時間，但采空區(qū)內(nèi)并未充填實在（后期鉆井錄像也證實），鉆井經(jīng)過時將會出現(xiàn)垮井現(xiàn)象甚至出現(xiàn)掉鉆、卡鉆、埋鉆事故。（3）采空區(qū)不易封堵。由于采空區(qū)面積較大，與小井井巷溝通情況不明，鉆井時漿液全漏并伴有掉鉆現(xiàn)象，故封堵采空區(qū)難度很大，絕非一般注漿堵漏手段就能湊效。

4 鉆井過采空區(qū)

4.1 見采空區(qū)情況

鉆井施工至138.498～140m時耗漿量增大，至146.52m時別車嚴重，井內(nèi)突然不上水，10秒后上水，至149.32m時井內(nèi)全漏，有0.4m掉鉆現(xiàn)象，提鉆有勁，繼續(xù)施工至150.6m時，垮井至149.32m，至此認定采空區(qū)頂界為149.32m。

4.2 采空區(qū)封閉堵漏方法

本次過采空區(qū)共進行了11次封堵工作，采取先投骨料（投骨料原則超過采空區(qū)頂界）再鉆至井底進行注漿（單液水泥漿或速凝水泥漿）的方法，并多次重復以上工作，封堵過程中輔以水位測量及孔內(nèi)攝像進行效果檢測。2012.2.13日經(jīng)第八次注漿后準備第九次注漿投骨料時水位上升至7m，停投骨料水位下降，說明注漿工作已取得實質(zhì)性進展。第九次注漿后，水位保持在10m左右，于是用？準311mm鉆頭往下鉆進，至161.80m出現(xiàn)漿液漏失現(xiàn)象（采空區(qū)底界為153m）。強行鉆進至164m后于2月19日、21日分別進行了第十次、十一次注漿，均填黃砂、注速凝水泥漿。候凝結(jié)束后采用邊鉆邊擴的方法一直施工至191m井內(nèi)都正常上水，說明采空區(qū)已成功封閉。采空區(qū)封閉情況見表1。

4.3 護采空區(qū)套管下置及固管情況

結(jié)合鉆探及測井資料，經(jīng)研究決定護采空區(qū)套管下置深度為178m。3月9日開始下管，3月10日下管結(jié)束，其中0～106m下入？準950mm×16mm螺旋焊管，106～178m下入？準950mm×18mm螺旋焊管。

3月11日進行固管工作，當水泥漿返深約40m時采空區(qū)被壓開，直到最后井口未見返水，采空區(qū)以上漿液全部漏失，此次共用水泥99.79T，研究決定用？準50mm鉆桿在套管外環(huán)進行補注。

3月13日第一次補注深度為111.46m，水泥用量15T加水玻璃1m3。

3月14日探水泥漿面為112m，下鉆至99m進行第二次補注，水泥用量15T。

3月15日探水泥漿面為75m，下鉆至74.5m進行第三次補注，水泥用量26T，砂子7.5T。

3月16日探水泥漿面為10.5m，下鉆至10m第四次補注，水泥用量5T，砂子0.75T，孔口返漿。

5 結(jié)束語

新莊孜礦大口徑瓦斯井順利完成三開鉆進及固井，三開固井采用的是石油固井技術(shù)，固井過程高壓高流量均未壓穿采空區(qū)地層，直至固井完工鉆井均未出現(xiàn)異常。本次大口徑鉆進順利過采空區(qū)取得以下幾點認識：

（1）充分認識到鉆井過采空區(qū)的難度，從技術(shù)設計源頭預留鉆井口徑及套管壁厚系數(shù)，以防過采空區(qū)意外事故發(fā)生。（2）嚴格各項制度及措施在現(xiàn)場的落實，科學合理組織勞動及分工，上下積極協(xié)調(diào)，號令統(tǒng)一。（3）正確選擇投入孔內(nèi)骨料方法，采取投骨料時帶水沖，確保投入孔內(nèi)骨料盡量擴散遠一些，從而形開成大范圍堅固的帷幕帶，從后期擴孔驗證了這一點。（4）鉆井在鉆進及擴井時采用合理的鉆具組合和優(yōu)質(zhì)的鉆探泥漿，施工過程及封堵采空區(qū)的過程中進行跟蹤測斜并輔以井內(nèi)攝錄像工作。（5）每次注漿前，分析總結(jié)上次注漿及透孔情況及時調(diào)整骨料及注漿材料，以保證每次封堵效果。