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摘 要:本文简要介绍了仰角英钻孔的施工方法、工艺、技术、安全措施等钻孔施工技术,尤其是钻孔与高温火源处贯通后的施工安全技术管理,对处理高温火源和Co有重要的借鉴意义。
关键词:仰角钻孔高温火源钻孔结构锁口技术
中图分类号:TD712 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)07(c)-0074-01
概况:杨柳煤矿是淮北矿区高瓦斯突出和自燃发火严重的矿井,随着10414综采工作面的正常回采,由于各种因素影响,在2月27日早班发现10414工作面尾部联巷封闭墙内外CO浓度严重超标,初步判定高温火源在10414切眼上部采空区附近。为尽快整治好这一严重隐患,经抢险指挥部研究决策,利用10414底板风巷抽采巷36#钻场,采用仰角钻孔施工到采空区高温火源处,以便有效注入水、氮气和三项泡沫,及时有效消除高温火源和一氧化碳气体。
1 仰角钻孔施工技术原理
仰角钻孔:就是利用10414风抽巷(10414工作面底板抽采巷),在36#钻场及附近向10414工作面(原切眼上部附近)采空区高温火源处施工仰角钻孔,采用防治水钻孔结构和施工程序及原理,将钻孔穿过采空区终点控制在高温火源处,然后向采空区高温火源处注水、注氮气和三项泡沫,快速消除高温点和CO气体。
2 钻孔设计主要参数
钻孔设计为二组九个钻孔,钻孔终孔有效控制采空区倾向60m,走向35m的范围。
3钻孔和孔口结构设计
3.1 钻孔结构(见附图)
(1)第一层护壁固管采用φ108mm套管6～8m,孔口采用φ4寸法兰盘(承压≥25kg)锁口,外用φ4寸法兰闸阀(承压≥25kg)连接,以便钻孔施工到采空区有效控制采空区外流气体(同时准备好黄泥和水泥药卷,用黄泥封堵效果更快、封实有效);(2)第二层注浆管采用φ73mm套管,终口到采空区高温火源处。(3)施工到采空区钻孔下第二层φ73mm套管后,孔口采用 “φ4寸法兰反向双盘”(内焊接φ73mm套管接头)与φ108mm套管孔口φ4寸法兰盘连接;既能确保承压≥25Kg,又能省去传统第二次注浆固管的烦琐程序。(4)“φ4寸法兰反向双盘”再用φ4寸法兰闸阀连接,确保其随时开启和关闭。
4仰角钻孔施工工艺和技术
4.1 扩孔和安装第一层套管
(1)扩孔:采用二次带导向钻具或导向钻头扩孔,同时在孔口附近200～300mm打好锁口锚杆。(2)扩孔工艺:采用自制组合导向扩孔钻具(如图所示),将钻孔扩至8～9m,孔径≥153mm。;(3)安装φ108mm套管:选用1m长一根(2m长度需人工安装),认真检查套管,确保管口丝扣合格,然后利用钻机将套管安装入孔内;在安装套管时用麻袋片缠在管壁上,使其形成压边鱼鳞搭接状。(4)套管安装到位后,管口外漏孔口300mm用管卡锁在锚杆上,并用钻机顶住防止下滑。
4.2 注浆封孔固管
根据钻孔设计、用途和注氮设备压力要求,选用聚氨酯封孔固管。其特点是:其一、注胶凝固快(比水泥注浆快8小时);其二、注AB胶操作简便、省时、省料;其三、用麻袋片缠管压边使其形成环状鱼鳞搭接,AB胶迅速膨胀形成环状鱼鳞倒刺固管,增加了钻孔封孔固管稳固强度。
(1)压风吹注法:将压风管路A、B两根分别连接在自制“山”型封孔器,同时将A、B出口管分别插入钻孔内300mm深,孔口用快干药卷封堵200mm;然后分别用30-50秒时间将A和B胶吹注管壁内即可。(2)孔口组合:将孔口安装φ4寸法兰盘接头并用钢丝绳将法兰盘接头锁在孔口锁口锚杆上(再次加固)。
4.3 扫孔钻进工艺及安全重点
(1)安装好孔口抽采器,采用φ94mm复合片钻头钻进,检查和确认防喷抽采装置安装稳固后,实施边钻进边抽采技术方案钻进。(2)钻孔施工接近终孔深度时,注意观察表压和孔内返水情况。(3)钻孔施工到采空区底板时,集中精力判断采空区的异物情况,以便调整钻机钻进参数防止钻孔事故;施工到采空区时,用水反复向采空区注水,并由救护队员观察水温和瓦斯、CO等有害气体的浓度变化情况,发现异常情况立即断电撤人。(4)起钻时必须在救护队员监护下进行,正确使用防喷抽采装置,钻杆操作人员要正确佩戴自救器,防止起完钻杆时CO突然大量涌出伤人。
4.4 第二层φ73mm套管安装、固管技术
(1)安装套管前先拆卸孔口抽采器和闸阀,必须在确保无CO涌出等安全的前提下方可安装。(2)选择好φ73mm套管1.5m/根,前段用花管,并认真检查套管内、外絲扣;(3)使用钻机将套管送入钻孔,安排专人记录所下的套管数,下到最后一根时,反向用钻杆的母丝部将套管顶至钻孔孔口处,外露300mm;(4)用φ2寸管卡把φ73mm套管锁在孔口锁口锚杆上(防止下滑伤人)。
4.5 孔口组合件安装和锁口技术
(1)把“φ4寸法兰反向双盘”φ73mm接头套上φ4寸粘口后,一起放在钻机前端钻杆上,用钻机送至孔口。(2)顺时针旋转“φ4寸法兰反向双盘”φ73mm接头,接头与φ73mm套管旋紧,使用钻机将“4寸法兰反向双盘”顶住,然后拆卸φ2寸管卡,与第一个φ4寸法兰盘对接好后用螺丝上紧。3)把“φ4寸法兰反向双盘”用拉丝和钢丝绳挂在锁口锚杆上,拉紧锁住孔口组合件。4)孔口组合件外用φ4寸闸阀(中间加φ4寸粘口)连接后,即可进行注浆、注液和注入三项泡沫工作。
5效果分析
钻孔和孔口结构设计,主要根据防治水钻孔结构和施工程序,结合现场实际对原设计进行了改进,简化了不符合实际的环节,使每孔均能提前约16小时完成,为及时消除高温火源和CO创造了条件。其特点和效果如下:
(1)钻孔套管采用麻袋片缠裹使其形成鱼鳞搭接状,用压风注入聚氨酯(A、B胶)迅速膨胀后,形成了环状鱼鳞倒刺,固管效果快、稳固性强、即确保了抗震承压能力,又能达到安全有效。(2)用聚氨酯作为注浆封孔剂,比传统用水泥浆液注浆封孔能提前8小时完成钻孔施工。(3)采用自制“孔口组合套件”减少了二次注浆封孔固管这一烦琐环节,又提前了约8小时完成钻孔施工。(4)仰角钻孔施工角度大,孔口外采用锁孔锚杆(提前打好)锁住孔口组合套件,进一步稳固钻孔套管及钻孔质量,组配合理,内实外美,安全可靠。
参考文献
[1] 马沈岐.瓦斯地质钻探工艺研究.探矿工程,2007.
[2] 马沈岐,王艳红.非平衡钻进中的钻进问题.煤田地质与勘探,2008.
关键词:仰角钻孔高温火源钻孔结构锁口技术
中图分类号:TD712 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)07(c)-0074-01
概况:杨柳煤矿是淮北矿区高瓦斯突出和自燃发火严重的矿井,随着10414综采工作面的正常回采,由于各种因素影响,在2月27日早班发现10414工作面尾部联巷封闭墙内外CO浓度严重超标,初步判定高温火源在10414切眼上部采空区附近。为尽快整治好这一严重隐患,经抢险指挥部研究决策,利用10414底板风巷抽采巷36#钻场,采用仰角钻孔施工到采空区高温火源处,以便有效注入水、氮气和三项泡沫,及时有效消除高温火源和一氧化碳气体。
1 仰角钻孔施工技术原理
仰角钻孔:就是利用10414风抽巷(10414工作面底板抽采巷),在36#钻场及附近向10414工作面(原切眼上部附近)采空区高温火源处施工仰角钻孔,采用防治水钻孔结构和施工程序及原理,将钻孔穿过采空区终点控制在高温火源处,然后向采空区高温火源处注水、注氮气和三项泡沫,快速消除高温点和CO气体。
2 钻孔设计主要参数
钻孔设计为二组九个钻孔,钻孔终孔有效控制采空区倾向60m,走向35m的范围。
3钻孔和孔口结构设计
3.1 钻孔结构(见附图)
(1)第一层护壁固管采用φ108mm套管6～8m,孔口采用φ4寸法兰盘(承压≥25kg)锁口,外用φ4寸法兰闸阀(承压≥25kg)连接,以便钻孔施工到采空区有效控制采空区外流气体(同时准备好黄泥和水泥药卷,用黄泥封堵效果更快、封实有效);(2)第二层注浆管采用φ73mm套管,终口到采空区高温火源处。(3)施工到采空区钻孔下第二层φ73mm套管后,孔口采用 “φ4寸法兰反向双盘”(内焊接φ73mm套管接头)与φ108mm套管孔口φ4寸法兰盘连接;既能确保承压≥25Kg,又能省去传统第二次注浆固管的烦琐程序。(4)“φ4寸法兰反向双盘”再用φ4寸法兰闸阀连接,确保其随时开启和关闭。
4仰角钻孔施工工艺和技术
4.1 扩孔和安装第一层套管
(1)扩孔:采用二次带导向钻具或导向钻头扩孔,同时在孔口附近200～300mm打好锁口锚杆。(2)扩孔工艺:采用自制组合导向扩孔钻具(如图所示),将钻孔扩至8～9m,孔径≥153mm。;(3)安装φ108mm套管:选用1m长一根(2m长度需人工安装),认真检查套管,确保管口丝扣合格,然后利用钻机将套管安装入孔内;在安装套管时用麻袋片缠在管壁上,使其形成压边鱼鳞搭接状。(4)套管安装到位后,管口外漏孔口300mm用管卡锁在锚杆上,并用钻机顶住防止下滑。
4.2 注浆封孔固管
根据钻孔设计、用途和注氮设备压力要求,选用聚氨酯封孔固管。其特点是:其一、注胶凝固快(比水泥注浆快8小时);其二、注AB胶操作简便、省时、省料;其三、用麻袋片缠管压边使其形成环状鱼鳞搭接,AB胶迅速膨胀形成环状鱼鳞倒刺固管,增加了钻孔封孔固管稳固强度。
(1)压风吹注法:将压风管路A、B两根分别连接在自制“山”型封孔器,同时将A、B出口管分别插入钻孔内300mm深,孔口用快干药卷封堵200mm;然后分别用30-50秒时间将A和B胶吹注管壁内即可。(2)孔口组合:将孔口安装φ4寸法兰盘接头并用钢丝绳将法兰盘接头锁在孔口锁口锚杆上(再次加固)。
4.3 扫孔钻进工艺及安全重点
(1)安装好孔口抽采器,采用φ94mm复合片钻头钻进,检查和确认防喷抽采装置安装稳固后,实施边钻进边抽采技术方案钻进。(2)钻孔施工接近终孔深度时,注意观察表压和孔内返水情况。(3)钻孔施工到采空区底板时,集中精力判断采空区的异物情况,以便调整钻机钻进参数防止钻孔事故;施工到采空区时,用水反复向采空区注水,并由救护队员观察水温和瓦斯、CO等有害气体的浓度变化情况,发现异常情况立即断电撤人。(4)起钻时必须在救护队员监护下进行,正确使用防喷抽采装置,钻杆操作人员要正确佩戴自救器,防止起完钻杆时CO突然大量涌出伤人。
4.4 第二层φ73mm套管安装、固管技术
(1)安装套管前先拆卸孔口抽采器和闸阀,必须在确保无CO涌出等安全的前提下方可安装。(2)选择好φ73mm套管1.5m/根,前段用花管,并认真检查套管内、外絲扣;(3)使用钻机将套管送入钻孔,安排专人记录所下的套管数,下到最后一根时,反向用钻杆的母丝部将套管顶至钻孔孔口处,外露300mm;(4)用φ2寸管卡把φ73mm套管锁在孔口锁口锚杆上(防止下滑伤人)。
4.5 孔口组合件安装和锁口技术
(1)把“φ4寸法兰反向双盘”φ73mm接头套上φ4寸粘口后,一起放在钻机前端钻杆上,用钻机送至孔口。(2)顺时针旋转“φ4寸法兰反向双盘”φ73mm接头,接头与φ73mm套管旋紧,使用钻机将“4寸法兰反向双盘”顶住,然后拆卸φ2寸管卡,与第一个φ4寸法兰盘对接好后用螺丝上紧。3)把“φ4寸法兰反向双盘”用拉丝和钢丝绳挂在锁口锚杆上,拉紧锁住孔口组合件。4)孔口组合件外用φ4寸闸阀(中间加φ4寸粘口)连接后,即可进行注浆、注液和注入三项泡沫工作。
5效果分析
钻孔和孔口结构设计,主要根据防治水钻孔结构和施工程序,结合现场实际对原设计进行了改进,简化了不符合实际的环节,使每孔均能提前约16小时完成,为及时消除高温火源和CO创造了条件。其特点和效果如下:
(1)钻孔套管采用麻袋片缠裹使其形成鱼鳞搭接状,用压风注入聚氨酯(A、B胶)迅速膨胀后,形成了环状鱼鳞倒刺,固管效果快、稳固性强、即确保了抗震承压能力,又能达到安全有效。(2)用聚氨酯作为注浆封孔剂,比传统用水泥浆液注浆封孔能提前8小时完成钻孔施工。(3)采用自制“孔口组合套件”减少了二次注浆封孔固管这一烦琐环节,又提前了约8小时完成钻孔施工。(4)仰角钻孔施工角度大,孔口外采用锁孔锚杆(提前打好)锁住孔口组合套件,进一步稳固钻孔套管及钻孔质量,组配合理,内实外美,安全可靠。
参考文献
[1] 马沈岐.瓦斯地质钻探工艺研究.探矿工程,2007.
[2] 马沈岐,王艳红.非平衡钻进中的钻进问题.煤田地质与勘探,2008.