许疃煤矿北风井冻结造孔工程施工组织设计

1、许疃煤矿北风井冻结造孔工程施工组织设计 许疃煤矿北风井冻结造孔工程许疃煤矿北风井冻结造孔工程 施施 工工 组组 织织 设设 计计 中煤第三建设（集团）有限责任公司中煤第三建设（集团）有限责任公司 钻井工程处钻井工程处 二二 0 0 一三年九月二十二日一三年九月二十二日 许疃煤矿北风井冻结造孔工程施工组织设计 - 1 - 目目 录 二二 工程概况工程概况.- 5 - 1 矿井概况.- 5 - 2 地质特征.- 5 - 2.1 地层.- 5 - 2 .2 风氧化带.- 6 - 3 水文地质特征.- 6 - 3.1 含、隔水层(组、段)划分.- 6 - 3.2 地下水补给、径流、排泄条件及水力联系.

2、- 8 - 4 钻孔工作量.- 8 - 5 主要技术要求.- 8 - 5.1 冻结孔质量控制要求.- 8 - 5.2冻结钻孔设计.- 9 - 三三 施工部署施工部署.- 10 - 1 施工供水、供电.- 10 - 1.1 供水.- 10 - 1.2 供电.- 10 - 2 大临工程.- 10 - 3 钻场平面布置.- 10 - 四四 施工技术方案施工技术方案.- 11 - 1 设备机具选型.- 11 - 1.1 钻塔的选型.- 11 - 1.2 钻机的选型.- 11 - 1.3 泥浆泵选型.- 11 - 1.4 钻具选配.- 12 - 1.5 纠偏钻具.- 12 - 1.6 废浆排放系统.-

3、13 - 1.7 测斜仪器与定向仪器.- 13 - 2 钻场施工及泥浆系统.- 13 - 2.1 钻场基础.- 13 - 许疃煤矿北风井冻结造孔工程施工组织设计 - 2 - 2.2泥浆系统.- 13 - 五五 施工技术措施施工技术措施.- 17 - 1 钻孔施工技术措施.- 17 - 1.1 开钻前准备.- 17 - 1.2 开孔.- 17 - 1.3 钻进.- 17 - 1.4 钻孔防斜、测斜与纠斜.- 18 - 2 造孔质量要求与保证措施.- 20 - 2.1 质量要求.- 20 - 3 下管措施.- 20 - 3.1 下管流程.- 20 - 3.2 试压.- 21 - 4 保证措施.-

4、21 - 六六 拟投入的主要施工机械设备表拟投入的主要施工机械设备表.- 22 - 七七 施工进度施工进度.- 23 - 1 组织建设.- 25 - 2 职工培训.- 25 - 3 施工管理组织机构.- 26 - 4 劳动力组织安排.- 27 - 八八 施工总平面图施工总平面图.- 28 - 九九 文明施工措施文明施工措施.- 28 - 十十 冬、雨季施工措施冬、雨季施工措施.- 30 - 十一十一 临时供配电设计及安全用电措施临时供配电设计及安全用电措施.- 32 - 1 编制依据.- 32 - 2 供配电方式.- 32 - 3 主要负荷统计、计算.- 32 - 4 施工电源容量的选择.-

5、32 - 5 配电线路.- 34 - 5.1 低压配电线路.- 34 - 5.2 配电系统.- 35 - 5.3 配电柜的安装.- 35 - 许疃煤矿北风井冻结造孔工程施工组织设计 - 3 - 5.4 接地装置.- 35 - 6 安全用电技术措施.- 35 - 6.1 接地与防雷.- 35 - 6.2 电气设备设置.- 35 - 6.3 漏电保护器设置.- 36 - 6.4 电气设备的安装.- 36 - 6.5 电气设备防护的控制措施.- 37 - 6.6 安全用电.- 37 - 6.7 防护措施.- 38 - 许疃煤矿北风井冻结造孔工程施工组织设计 - 4 - 一一 编制依据编制依据 许疃煤

6、矿北风井检查孔综合柱状图； 中煤第三建设(集团)有限责任公司冻结工程处曹家滩煤矿进、回风立井 冻结造孔工程、许疃煤矿北风井冻结造孔工程、巴拉素矿井中央回风立井冻结造 孔工程招标邀请函、招(议)标文件 ； 煤矿井巷工程质量检验评定标准 （mt500994） ； 煤矿井巷工程质量验收规范 （gb50213-2010） ； 煤矿井巷工程施工规范 （gb50511-2010） ； 煤矿井巷工程质量验收规范 （gb50213-2010）等有关规程规范。 施工现场临时用电安全技术规范jgj46-2005； 许疃煤矿北风井冻结造孔工程施工组织设计 - 5 - 二二 工程概况工程概况 1 矿井概况矿井概况 许

7、疃煤矿位于位于安徽省濉溪县与蒙城县的交界处，在许疃镇东南，行政区 划属于蒙城县。距宿州市西南约 37km、距蒙城县东北约 28km，交通较为便利。 2 地质特征地质特征 2.1 地层地层 北风井检查孔揭露地层自上而下有：第四系、新近系、二叠系下石盒子组和 山西组。其中松散层底界为 348.2m。 2.1.1 第四系(q) 该系厚度为 92.30m，可分为，为全新统和更新统。主要由灰黄色细砂、粘土 质砂及粘土组成，砂层结构松散，连续性较好，含水性丰富；粘土具可塑性及粘 结性，膨胀较性大。 表 2-1 检查孔地层统计一览表 地层地层深度深度(m)(m)厚度厚度(m(m） 第四系(q) 92.309

8、2.30第四、新近 系(q+n) 新近系(n) 348.20255.90 二叠系(p)下石盒子(p1x) 371.9023.70 山西组（p1s） 481.40109.50 石炭系(c)太原组(c3t) 501.0019.60 2.1.2 新近系(n) 新近系，即上第三系，厚度为 255.90m。本段粘土厚度较大，上部粘土可塑 性较好，膨胀性大。 2.1.3 二叠系(p) 检查孔揭露二叠系段 348.20481.40 m，厚度 133.20m，,为二叠系下石盒子 组下部及山西组地层。岩性主要以浅灰色灰色细砂岩为主，其余为灰色、深灰色 许疃煤矿北风井冻结造孔工程施工组织设计 - 6 - 粉砂岩和

9、浅灰色泥岩。 2.1.4 石炭系(c) 检查孔底端未穿过三灰底板，所揭露的石炭系层段埋深为 481.40501.00 m，总厚 19.60m，均为石炭系太原组地层。该系所揭露的岩层岩性主要浅灰色局 部灰色灰岩为主，夹深灰色、灰色粉砂岩和泥岩及薄煤层。 2 .2 风氧化带风氧化带 根据检查孔资料显示，钻探揭露松散层底界为 348.2m，基岩段强风化带底界 352.87m，厚度 4.67 米；弱风化带底界 365.45m，厚度 12.58 米。 表 2-2 检查孔风氧化带深度一览表 强风氧化带强风氧化带弱风氧化带弱风氧化带合合 计计 底界深度 （m） 垂厚 (m)底界深度 （m） 垂厚 (m) 3

10、52.874.67365.4512.5817.25 3 水文地质特征水文地质特征 3.1 含、隔水层含、隔水层(组、段组、段)划分划分 3.1.1 新生界松散层含、隔水层(组、段)划分 检查孔穿过新生界松散层厚度为 348.20m。层自上而下可划分为四个含水层 (组)和三个隔水层(组)。 表2-3 新生界松散层含、隔水层(组、段)划分情况一览表 地地 层层底板深度底板深度(m)(m)厚度厚度(m)(m)含、隔水层有效岩性含、隔水层有效岩性 系统代号含、隔水层名称简称厚度(m)百分比(%) 全新统 q4 第一含水层(组)一含 30.9530.9517.5056.54 第一隔水层(组)一隔 51.

11、5520.6020.60100 第 四 系 (q) 更新统q13 第二含水层(组)二含 92.3040.758.0519.75 许疃煤矿北风井冻结造孔工程施工组织设计 - 7 - n2 第二隔水层(组)二隔 106.4014.1014.10100 上新统 第三含水层(组)三含 190.0083.6047.1556.40 n1 第三隔水层(组)三隔 337.95147.95131.6588.98 新 近 系 (n) 中新统 第四含水层(组)四含 348.2010.259.6594.15 第一含水层(组) 检查孔该含水层(组)底板埋深为 30.95m，总厚 30.95m，主要由灰黄色、浅黄 色细砂

12、、粘土质砂组成，下部发育，富水性中等强。 第一隔水层(组) 埋深 30.9551.55m，总厚 20.60m，全层为粘土层，具可塑性及粘结性，膨 胀较性大，隔水性能较好，能起到一定的隔水作用。 第二含水层(组) 埋深 51.5592.30m，总厚 40.75m，其中含水类砂层 4 层，总厚 8.05m，占 总厚度 19.75%。该含水层(组)含砂层 4 层，为该含水层(组)的主要含水域，富水 性较强。 第二隔水层(组) 埋深 92.30106.40m，总厚 14.10m 隔水类粘土层。但当下部为较厚的砂层 时，可将具有弱透水性，从而构成二、三含水层之间的越流补给。 第三含水层(组) 埋深 10

13、6.40190.00m，总厚 83.60m，其中含水类砂层占总厚度 56.40%。该 含水层(组)分布稳定，砂层结构以块状为主，局部松散，富水性较强。 第三隔水层(组) 埋深 190.00337.95m，总厚 147.95m，该层(组)分布稳定，厚度大，粘土类 质纯，致密，可塑性好，膨胀性大，隔水性良好，是区域及矿井内重要的隔水层 (组)。 由于该隔水层(组)的存在，使其以上各含水层(地下水、地表水、大气降水)与 其下的煤系水失去水力联系。 第四含水层(组) 许疃煤矿北风井冻结造孔工程施工组织设计 - 8 - 埋深 337.95348.20m，总厚 10.25m。渗透性较差，补给条件差，一般富

14、水 性较弱，与上覆第一、第二、第三含水层(组)则无直接水力联系。 3.1.2 二叠系含、隔水层(段) 新主井和北风井二叠系含水层以储存量为主，岩层中泥岩、粉砂岩视为隔水 层。 3.2 地下水补给、径流、排泄条件及水力联系地下水补给、径流、排泄条件及水力联系 3.2.1 新生界松散层含水层(段)地下水 第一含水层(组)上部属潜水，下部属弱承压水。第一、二、三含水层(组)，以 区域层间径流补给为主。由于第三隔水层(组)的存在，使第一、第二、第三含水 层(组)与第四含水层(组)及煤系水失去水力联系。 第四含水层(组)直接覆盖在煤系地层上，在自然条件下，水平径流条件差， 区域补给微弱，处于滞缓状态，其

15、补给量不大。 根据许疃煤矿北风井检查孔地下水流向与流速测试报告 ，许疃煤矿东风 井 130m 以浅地下水流向为 s41e，流速为 1.84m/d。 3.2.2 二叠系煤系砂岩裂隙含水层(段)地下水 二叠系下石盒子组与山西组砂岩裂隙含水层(段)局部裂隙稍发育，渗透性弱， 以储存为主。垂向上各含水层（段）之间都有相应的隔水层，正常情况下无直接 水力联系。 4 钻孔工作量钻孔工作量 北风井钻孔共计 33239m，5 台套钻机，钻井工程处承接其中 2 台钻机。 5 主要技术要求主要技术要求 5.1 冻结孔质量控制要求冻结孔质量控制要求 钻孔靶域半径：防片帮孔0.5m，主排孔、辅助孔： 0300m0.6

16、m，300410m0.7m。 径向内偏值：防片帮孔0.4m，主排孔、辅助孔0.5m。 主排孔最大终孔间距： 许疃煤矿北风井冻结造孔工程施工组织设计 - 9 - 0200m1.9m，200360m2.2m，360410m3.2m。 5.2 冻结钻孔设计冻结钻孔设计 钻孔布置参数见表 1 表 2-4 钻孔布置参数表 序号序号项项 目目 名名 称称东风井东风井 1 井筒净直径(m) 6.5 2 最大荒径(m) 10.356 3 表土层的厚度(m) 348.2 4 冻结深度(m) 410 布置圈径(m) 19.5 开孔间距(m) 1.224 孔数(个) 25/25 5 主 排 孔 孔深(m) 360/

17、410 布置圈径(m) 15.2 开孔间距(m) 1.905 孔数(个) 25 6 辅 助 孔 孔深(m) 360 布置圈径(m) 11.8 开孔间距(m) 2.824 孔数(个) 13 7 防 片 帮 孔 孔深(m) 250 8 测温孔(m/个)250/1、360/1、410/2 9 水文孔(m/个)23/1、94/1、192/1 10 冻结孔工程量(m) 31500 11 钻孔总工程量(m) 33239 12 钻孔工期(d) 68 许疃煤矿北风井冻结造孔工程施工组织设计 - 10 - 三三 施工部署施工部署 1 施工供水、供电施工供水、供电 1.1 供水供水 甲方引水送至钻场。 1.2 供

18、电供电 风井井盘 2 台（套）钻机和泥浆泵的用电约为 555kw。 其中：tsj2000 钻机：2 台110kw/台=220kw tbw850/50 型泥浆泵：3 台90kw/台=270kw 泥浆净化系统：22kw+3kw=25kw 电焊机：20kw 生活区：20kw 2 大临工程大临工程 打钻工程的临时建筑，考虑到打钻工期较短及用途的不同，要求布局合理， 统一规划。现场办公室、测斜房、配电室、仓库等均用活动板房。 3 钻场平面布置钻场平面布置 钻场布置原则以甲方要求为准。具体布置时，钻场边缘距离泥浆池应留有足 够长的回浆槽。根据施工需要，在泥浆泵房后面围护好排放废浆的地方。严禁乱 排废浆，达

19、到环保要求，保护施工现场整洁。 许疃煤矿北风井冻结造孔工程施工组织设计 - 11 - 四四 施工技术方案施工技术方案 1 设备机具选型设备机具选型 本工程选用以下设备 1.1 钻塔的选型钻塔的选型 钻塔是冻结孔施工的重要设备之一，对钻塔的要求是：即要有足够的承载力， 以承担钻具提升负荷，又要有足够的高度，以便缩短冻结管的下放时间。在承载 力方面，应不小于 30t；在高度上，一般应满足下放单根冻结管 18m 的需要；经 分析对比，该工程选择 27m 人字钻塔，其参数见表 2-5。 tsj2000/435 型竖井钻机主机外形尺寸： 钻机平台长宽：58005200（mm） 高：27000mm 1.2

20、 钻机的选型钻机的选型 用于冻结孔施工的钻机，要求具有提升功率大、转速高、大扭矩、速比宽的 特点。我们选用石家庄矿井机械厂生产的 tsj2000/435 型。tsj2000/435 型钻机的 性能，完全满足该工程的施工需要，钻机参数见表 4-1。 表 4-1 钻机参数表 名称名称 型号型号 钻进深度（钻进深度（m m） 转盘直径转盘直径 （mmmm） 转盘转速（正反）转盘转速（正反） （r/minr/min） 提升能力提升能力 （knkn） 转盘扭矩（转盘扭矩（kn-kn- m m） tsj2000/435135043548、69、110、1908018 1.3 泥浆泵选型泥浆泵选型 泥浆泵用

21、于输送钻进过程的冲洗液，以保证在快速钻进条件下的孔底清洁， 避免重复破碎。在钻孔孔壁与钻具之间的环状间隙一定的情况下，要保证冲洗液 许疃煤矿北风井冻结造孔工程施工组织设计 - 12 - 具有高的上返流速，就必须提高泵量。另外，泥浆泵作为井下动力钻具的动力源， 也必须具有足够的流量和较高的压力。综合考虑，所选用的泥浆必须满足冲洗液 上返流速 0.50m/秒，经计算，上返流速达到 0.5m/秒时所需泵量为 650l/min，因 随着钻孔深度加深和钻具加长，泥浆液在输送过程中会有一定量的泄漏，因此， 泵量的取值应再乘以系数 1.1，即：715l/min。 根据以上条件，风井拟选用 tbw850/50

22、 型泥浆泵。该型号的泥浆泵性能 完全满足该工程的施工需要，其性能参数见表 4-2。 表 4-2 泥 浆 泵 参 数 表 技术参数技术参数 型号型号 公称流量（公称流量（l/minl/min）公称压力（公称压力（mpampa）配用动力（配用动力（kwkw） tbw850/50 850590 1.4 钻具选配钻具选配 钻杆：钻杆是将地面钻机的动力传给地下钻头的主要部件之一。所用钻杆必 须满足两项要求：一是传递足够的扭矩，二是满足陀螺仪和陀螺定向仪测斜及定 向的需要。本工程采用采用美国休斯公司的 89mm 钻杆。 钻铤：钻铤是实现孔底加压、预防孔斜，保证钻具工作的稳定和垂直的重要 部件，以减少孔斜发

23、生。本工程拟选用 165mm 钻铤。 钻头：新地层钻进选用 mp 型钢牙轮钻头，基岩钻进选用 xmp 型球齿钻头。 1.5 纠偏钻具纠偏钻具 为了满足冻结孔各深度段孔间距的要求，在冻结孔的施工中，必须要有有效 的定向、纠偏手段，否则，冻结孔将无法保证质量。因此，纠偏技术、纠偏机具 显得尤为重要。为提高纠偏效率，本工程选用邹城市东远石油机械有限公司生产 的 5lz120 螺杆钻具作为纠偏钻具，螺杆钻参数见表 4-3。 表 4-3 螺 杆 钻 具 参 数 表 许疃煤矿北风井冻结造孔工程施工组织设计 - 13 - 型型 号号 马达流量（马达流量（l/sl/s）钻头转速钻头转速(r/min)(r/mi

24、n)输出扭矩输出扭矩(n.m)(n.m)输出功率输出功率(kw)(kw)马达压降马达压降(mp)(mp) 5lz120163095180320035652.4 纠偏钻具配合：108108mm 主动钻杆89mm 钻杆稳定器弯接头 螺杆钻具190mm 牙轮钻头。 1.6 废浆排放系统废浆排放系统 风井井盘布置一台 tbw850/50 型泥浆泵及一条排浆管路构成排浆系统。 1.7 测斜仪器与定向仪器测斜仪器与定向仪器 根据冻结工程质量要求，本工程选用北京建井研究所生产的 jdt6a 型陀 螺测斜仪，定向仪选用陀螺定向仪。陀螺测斜仪性能参数，见表 4-4。 表 4-4 陀 螺 测 斜 仪 参 数 表

25、陀螺漂移陀螺漂移 型型 号号测量范围测量范围精度误差精度误差 静 漂动 漂 测量方式测量方式 jdt6a06312/h15/h连续测量 2 钻场施工及泥浆系统钻场施工及泥浆系统 2.1 钻场基础钻场基础 为保证钻塔整体稳定性，扩大承截面积。拟设计采用 c30 砼结构基础，整个 钻场水平误差不超过5mm。砼下方的基础必须用三七土夯实压好，砼厚度为 300mm。 2.2 泥浆系统泥浆系统 2.2.1 泥浆站 每个井筒均统一设立泥浆站。泥浆池集中一起，池及沟均采用砖砌。泥浆槽 沟长度不少于 50 米。 许疃煤矿北风井冻结造孔工程施工组织设计 - 14 - 由于每台钻机在同一时间内穿过的地层性质不同，

26、因而对泥浆的要求也不相 同，因此，每台钻机除新浆池、清水池、泥浆搅拌机共用外，应具有各自独立的 泥浆系统，以免相互影响。 2.2.2 泥浆选择 使用性能适宜的泥浆对于冻结孔的施工是至关重要的。施工中它不仅起到携 带岩粉和护壁作用，而且其性能变化会对钻进效率和钻孔偏斜产生较大的影响。 反映泥浆性能的最主要的指标有三个：一是粘度，二是含砂量，三是失水量。粘 度过低，护壁效果差，易造成砂层坍塌；且会因大颗粒钻屑长时间携带不上来， 在孔底累积，而造成孔斜和孔内事故。粘度过高，会明显影响钻进效率。泥浆中 含砂量较高时，会加快泥浆泵有关部件的磨损，增加修泵时间，影响总体效率。 泥浆失水量过大时，会加剧膨胀

27、层段的钻孔缩径现象，造成施工上的困难。因而， 施工中要采用优质低固相化学泥浆，且加强对泥浆性能的测试，一旦发现泥浆性 能变差时，应立即进行调整，在基岩段的钻进过程中，要切实做好泥浆的管理工 作，以确保施工安全和冻结管的顺利下放。 根据本地区地层，选用无公害的泥浆处理剂，调配不同性能的化学泥浆，保 护好孔壁。将根据初期施工找到适应本矿井的泥浆组合，达到安全、优质、高效 的目的。 phphpan 泥浆 该泥浆具有粘度低、失水量小、流变性好和护壁能力强等特点，而且可有效 地控制泥浆中的固相含量。 表 4-5 php-hpan 泥浆的配方与性能表 泥泥 浆浆 性性 能能 指指 标标 地层地层泥浆配方（

28、泥浆配方（kg/mkg/m3 3） 密度密度 粘粘度度 （s s） 失失水水量量 m ml l/ /3 30 0m mi in n 含砂含砂 量量 （% %） phph 值值 胶胶体体 率率 （% %） 表土 层 水+膨润土 +na2co3+hpan+php=1000+30+2+3（1/10 浓度） +46（1%浓度） 1.021.0418201048997 基岩 水+膨润土 +na2co3+hpan+php=1000+50+3+5（10% 浓度） +510（1%浓度） 1.031.0520231048998 注：使用螺杆钻具钻进施工时，泥浆含砂量应1%。 许疃煤矿北风井冻结造孔工程施工组织设

29、计 - 15 - c-pan-khm 泥浆 这是由聚丙烯腈钙盐与腐植酸钾相配合组成的泥浆，有一定的抗钙污染能力， 具有泥浆性能稳定、失水量小、流变性好的特点。 表 4-6 c-pan-khm 泥浆的配方与性能表 泥泥 浆浆 性性 能能 指指 标标 泥浆配方（泥浆配方（kg/mkg/m3 3） 密度密度 粘度粘度 （s s） 失水量失水量 ml/30minml/30min 含砂量含砂量 （% %） phph 值值 胶体率胶体率 （% %） 水+膨润土+na2co3+c-pan +khm =1000+60+3.6+1+1 1.031.0420231248998 （3）泥浆材料 使用的各种泥浆材料均

30、要求有产品合格证书或出厂检验报告。 膨润土：200 目、造浆率12m3/t； hpan（聚丙烯腈）：粉剂，分子量 1020 万。作用增粘、降失水； c-pan（聚丙烯腈钙盐）：粉剂，降失水剂，抗盐能力强； php（水解聚丙烯酰胺）：粉剂，分子量 300500 万，水解度 30%，选择性 絮凝剂； khm（腐植酸钾）：粉剂，防塌剂，抑制泥、页岩的水化膨胀； na2co3（纯碱）：粉状，对粘土进行改型，调节泥浆 ph 值。 泥浆配制程序 将 hpan、php 分别按 10%和 1%在各自的容器内浸泡、搅拌溶解后待用。 配制泥浆可用水力喷射搅拌法和机械搅拌法。 配制程序：先在泥浆池中放入清水，按比例

31、加入纯碱，然后徐徐加入膨润土 粉，搅拌均匀进行预水化，配成原浆。使用时再分别加入稀释好的 hpan（或 c- pan）搅拌 15 分钟，加入稀释好的 php（或 khm）再搅拌 15 分钟，搅拌均匀 后，进行性能测试，符合使用要求后，再放入泥浆池内施工使用。 （5）泥浆管理 泥浆的净化 泥浆循环系统中，循环槽断面尺寸高 500mm，宽 400mm，长度50 米，坡 度在 1/100 左右，及时清除沉淀池中的泥砂等杂物。 泥浆的日常维护管理 许疃煤矿北风井冻结造孔工程施工组织设计 - 16 - 钻机现场配备泥浆测定仪器。主要有粘度计、比重计、失水量测定仪、 含砂量测筒、ph 值试纸等。 项目部现

32、场设泥浆管理技术人员，指导、检查、管理各钻机的泥浆使用。 各钻机由机长负责，班长配合调泥浆和管理，做到勤测定指标并记录在原始班报 上。 正常情况下，每班测定泥浆指标。根据钻进地层情况，合理调整泥浆性 能。 起下钻时要常清理循环槽内的沉砂。保持循环槽周围清洁卫生、场地平 坦，泥浆池内无杂物。 发现泥浆性能有突然变化时，要分析、查找原因，制订处理方案。 现场应备锯末、棉籽壳等堵漏材料，钻进中如孔内发生漏失，应尽快制 订堵漏措施。 废泥浆处理 为了加强环保意识，最大限度的减少污染，废泥浆集中排入指定的废浆池中。 许疃煤矿北风井冻结造孔工程施工组织设计 - 17 - 五五 施工技术措施施工技术措施 1

33、 钻孔施工技术措施钻孔施工技术措施 1.1 开钻前准备开钻前准备 1.1.1 开钻准备工作很多，其中主要有设备的安装及检验、技术交底及复核、 设备检修和维护、各种钻具及材料的准备等。 1.1.2 开钻前要对钻机认真找正，安装稳固、校正，使转盘中心、钻孔中心 和游动滑车提升中心重合，确保开孔垂直度。开孔前要制备一定数量的优质泥浆。 1.1.3 开钻前，项目部应组织有关人员对钻探设备、材料、砼基础、滑动底 盘、钻塔安装、电气设备安装、泥浆池、钻场安全设施与防护以及钻具的质量、 数量进行验收，验收完毕后方可开工。 1.2 开孔开孔 开孔是保证钻孔垂直度的关健。为确保开孔的垂直度，开孔钻进过程中应以

34、轻压、慢转、大泵量为宜。一般控制在转速 4869r/min，钻压 500kg，泵量 500800l/min 左右。 1.3 钻进钻进 1.3.1 钻孔结构的选择 按冻结方提供的冻结管规格要求，依据管径大小和我队近年冻结孔的施工经 验，选择孔径为 190mm 一钻到底的方式。以保证顺利下放冻结管材和水文孔、 测温孔管材。 1.3.2 钻进参数的采用 采用合理的钻进参数不仅能保持钻进的高效率，而且能效地减少钻孔偏斜。 在该工程施工中，我们将采用表 5-1 中的钻进参数。 许疃煤矿北风井冻结造孔工程施工组织设计 - 18 - 表 5-1 钻 进 参 数 表 钻进中要精心操作，根据进尺速度和钻孔柱状图

35、准确判层，换层钻进时要合 理使用压力，软变硬时，降低钻压，待钻进 0.5m 后再恢复到该地层应使用的正 常压力；当硬变软时，适当减小压力，降低转速。 钻进时给压均匀。并根据地层情况合理掌握钻压、转速和泵量。砂层中转速 快给进，粘土层中转速慢给进，防止快进时泥包钻头；基岩应高钻压低转速。控 制孔底钻压为钻铤在孔内总重量的 7580%，采用悬吊钻进。 下钻接近孔底时，要慢放，严禁墩钻，用新钻头时应轻压慢转 30 分钟后， 再逐步加大钻压正常钻进，起钻时应及时向孔内补充泥浆，预防塌孔。 1.4 钻孔防斜、测斜与纠斜钻孔防斜、测斜与纠斜 钻孔偏斜必须遵循“以防为主，纠偏为辅”的方针，增强施工人员的责任

36、心 及严格按有关技术要求施工，加强技术监督的力度，杜绝蛮干行为。施工时，工 程技术人员应充分研究易偏地层，分析易偏原因，找到适合该地区施工的防偏方 法和措施。及时指导施工人员防偏纠偏。 1.4.1 钻孔防斜 确保设备的安装质量，把好开孔关； 钻进中地层由软变硬时，压力要适当减轻、转速要降低，地层由硬变软 时，压力要减少到正常值的三分之一到三分之二； 开孔使用的粗径钻具要直，正确选择钻具组合，增强钻具的导向性和稳 定性，减小孔壁间隙，减小下部钻具弯曲。 不得使用弯曲、变形的钻具，钻具连接后同心度要好。粗径钻具应有足 够的长度。 1.4.2 钻孔测斜 岩岩 性性 钻钻 头头 类类 型型 钻头直径钻

37、头直径 (mm)(mm) 钻钻 压压 （knkn） 转转 速速 (r/min)(r/min) 泵泵 量量 (l/min)(l/min) 软、中软粘土、砂mp190354469110600850 中 泥岩、粉砂岩、砂 岩 xmp419040504869600850 许疃煤矿北风井冻结造孔工程施工组织设计 - 19 - 陀螺测斜：30m 以下段测斜选用 jdt-6a 型陀螺仪测斜。正常钻进每 3040 米置一个测点，根据具体情况，测点可适当调整。易偏地段增加测点。发 现疑点要重新测量，必须上下复测，确保测斜资料的可靠性。 单孔成孔后用陀螺仪测斜，原则上每 30 米一个进行测斜，测斜成果由电 脑打印

38、输出，由打钻、冻结、监理、甲方四方在现场认可签字后，方可下冻结管。 随时接受甲方单位组织的复测。 1.4.3 钻孔纠斜 传统方法垫、扫、扩。 1）扫孔纠偏法 一般在表土层中发生孔偏，可利用原有钻具，更换三翼钻头或多翼钻头进行 扫孔纠偏。这种方法是从喷嘴出来的泥浆直接冲刷翼层外刃与孔壁接触的地方， 可使钻头的翼片，特别是底外刃不产生泥包现象，始终保持锋利状态，便于和孔 壁接触扫出新的台阶把孔纠直。 2）扩孔纠偏法 使用原有钻具，换用比原来钻头大的钻头扩大孔经，钻至原深度时更换原钻 头，开钻前应将钻具吊离孔底约 1m 左右，然后慢速给进开出一个新孔，当钻进 2m，钻孔已修直后，再转入正常钻进。 3

39、）垫、移钻塔法 出现孔斜时，采用垫架子、移架子是一种行之有效的方法。发现孔斜时，应 先采用垫架子方法，如行不通时，应采用移架子法。推架子时应不起钻具，把架 子朝孔斜方位上的方向移，要做到快速、稳妥。实际原理就是利用上部孔段较直， 控制底部孔斜。但必须保证孔口孔位不超规定 采用井下动力钻具（螺杆）作定向纠偏。 定向纠斜钻具组合： 钻头螺杆钻具弯接头钻铤扶正器钻杆立轴。 下钻前认真检查钻具，根据测斜所得数据进行准确定向，打印记号。 选择合适的钻头和喷嘴直径，动力钻具在孔口试运转，正常后下入孔内。 用螺杆钻具纠斜前，应充分循环并调整好泥浆性能，含砂量1%。 许疃煤矿北风井冻结造孔工程施工组织设计 -

40、 20 - 下螺杆钻具中，应将每根钻具用双钳加力紧扣。 安装防反转器，防止定向纠斜钻进中钻具转动。 定向纠斜钻进中加压、送钻要均匀，使用推荐的钻进参数。 纠斜过程中，每钻进约 10 米，进行测斜，了解顶角和方位角的变化，检 查纠斜情况。 在表土层中使用螺杆钻具纠斜时，上部可适当添加扶正器。 2 造孔质量要求与保证措施造孔质量要求与保证措施 2.1 质量要求质量要求 2.1.1 孔位标定 实际开孔孔位与设计孔位偏差不大于 30mm。 2.1.2 钻孔测斜 所有钻孔钻进时每隔 30m40m 测斜一次，易偏地层应加密测斜点，即将超 出要求及时纠偏。 3 下管措施下管措施 3.1 下管流程下管流程 提

41、前对冻结管管口打 45角坡口。每个钻孔终孔前，安排技术人员进行 配管，并做好记录，及时送至钻机附近。下管前提出下管通知单，内容包括孔号、 孔深、测斜点深度、偏率、偏值、偏向等，经验收合格后，方可下管。 下放冻结管：下管时要快速、稳妥，耽误时间不易太长，下管前必须冲 扫钻孔 20 分钟以上。准确复核冻结管长度，下入根数记录在班报上。 冻结孔深度要经过钻具丈量，填写测孔深记录表，对配管进行复测，确 保满足设计要求。冻结孔下管深度既不小于设计深度，也不大于设计深度 500mm。 冻结管、管箍、底锥采用同一材质低碳钢，焊条采用 j422 型号，电焊工 持证上岗，保证焊接质量。 许疃煤矿北风井冻结造孔工

42、程施工组织设计 - 21 - 3.2 试压试压 采用上海同舟生产的 sb-16mpd 型手动试压泵进行试压。 下管结束后，及时通知矿方、监理方、冻结方进行打压试验。设计规定: 初始压力为 3.5mpa，前 30 分钟压力下降不超过 0.05mpa，再延续 15 分钟，压力 不降为合格。如在打压试验发生漏气时，应积极分析问题的原因、制订补救措施。 下管、试压均合格后，及时做好下管试压记录，且打钻、冻结、监理、 甲方四方在现场认可签字。 4 保证措施保证措施 所有进场设备必须保证设备的使用性能。备足设备的易损件。 砼钻场必须严格按设计施工。保证砼强度。保证基础平整、稳固，施工 中不出现沉降现象。施

43、工砼基础时，予留好回浆槽和每个孔的孔坑。 钻塔安装时各连接件要求紧固，保证钻机运行的平稳和提升的承载力。 开孔前要认真找正“三点一线” 。 选用直径 89mm 钻杆，165mm 石油钻铤。钻具进场前要进行严格检 查，保证钻具满足施工要求。 采用钻铤孔内加压，任何情况下使用钻铤数量不少于 4 立根。 根据不同地层，选择不同型号的牙轮钻头。表土层选择 190mm 钢齿牙 轮钻头，为防止泥包钻头，水眼适当放大；风化岩、基岩选用 190mm 钢齿牙 轮钻头或镶齿牙轮钻头。 根据不同地层，正确使用化学泥浆，保证泥浆参数，防止泥包钻头，保 证孔内安全。根据地层情况合理掌握钻进参数。 认真把好开孔关，上部导

44、向作用十分重要。经验表明，上部地层钻孔不 斜，整个孔的孔斜都能达到质量要求。 纠偏措施除结合传统的方法纠斜外，利用陀螺仪测斜，采用井下动力钻 具纠斜。及时测斜，指导钻进。 建立完善的质量体系，以 iso9001-2000 质量管理体系标准，对整个冻结 钻工程进行全过程项目管理（见质量保证体系框图） 。对各具体工序应编制作业 许疃煤矿北风井冻结造孔工程施工组织设计 - 22 - 指导书。 许疃煤矿北风井冻结造孔工程施工组织设计 - 23 - 六六 拟投入的主要施工机械设备表拟投入的主要施工机械设备表 根据井筒净直径和钻孔设计工程量，风井安排 5 台钻机进行施工，钻井工程 处承接其中 2 台，主要

45、施工设备见表 6-1。 表 6-1 主要设备情况一览表 序序 号号 机械或设备机械或设备 名名 称称 型号规格型号规格数数 量量 额定功率额定功率 （kwkw） 备备 注注 1钻机tsj-20002 台110 2泥浆泵tbw850/503 台90排浆 1 台 3电动机y-42 台110 4电动机y-43 台90 6陀螺测斜仪jdt-6a1 台备用 1 台 7螺杆钻具5lz1202 套 8泥浆净化设备1 套 9电焊机1 台20 许疃煤矿北风井冻结造孔工程施工组织设计 - 24 - 七七 施工进度施工进度 由于我工程处近年来冻结造孔工程施工项目较多，施工技术全面，施工 经验比较丰富。 本工程预计总

46、工期为 68 天(从开钻到结束日历天数)。 施工队伍的选择 本工程抽调曾在周油坊、班台子、内蒙油坊壕等冻结造孔工程中施工的；经 验丰富的施工人员，组成一支过硬的施工队伍，力求各环节操作人员的各项素质 达到较高水平，确保冻结造孔质量达到优良标准。 落实承包责任制 对项目部采取项目承包责任制，对施工钻机实行计件制。充分调动职工的积 极性与主动性，确保施工工期按期和提前完成。 认真研究和优化施工技术方案，积极开发和应用新技术、新工艺。 考虑到工期紧、任务重，尽量缩短前期准备时间，尽快开钻。施工机械 的进场与砼基础施工、泥浆沟槽施工同时进行，设备的安装及检验与工程材料的 进场同时进行。 对测井使用的仪

47、器，定期进行校验，减少仪器误差，缩短测斜时间。 加强测斜和纠偏的管理工作，组成测斜纠偏技术小组，增强纠偏工作的 专业性，保证钻孔纠偏的成功率，减少钻孔的纠偏时间。 加强与冻结单位的配合，选择操作熟练的工人操作，冻结管管内及时注 水，增加冻结管自重，减少下管的辅助时间。 保证钻探设备的完好率，现场配备有经验的设备维修人员，备足易损配 件，确保设备的完好运转时间，在下冻结管期间做好设备的检修工作，不影响纯 钻进时间。 本工程由于交叉施工，井盘附近施工设备、施工单位较多，安排专人进 行现场协调，努力避免与其他施工单位间相互影响。 强化施工中的质量管理，杜绝返工现象。 加强安全管理，确保工程的顺利施工

48、。 本工程采用网络进度计划控制工期：对影响工期的因素应提前预防，对 许疃煤矿北风井冻结造孔工程施工组织设计 - 25 - 于能同时作业的工程应平行作业，对影响工期的“瓶颈”因素应尽快克服，稳妥 作业。各钻机的摆放、移位、施工应做到科学、合理。 （见施工工期计划表 表 7- 1） 表表 7 7- -1 1 施施 工工 工工 期期 排排 队队 表表 时间（天） 井 别 项目名称 工期 （天） 10203040506070 施工准备 10 泥浆池及泥浆泵房 10 配电系统安装 10 造孔 55 验收拆除 3 风 井 合计 68 许疃煤矿北风井冻结造孔工程施工组织设计 - 26 - 八八 项目经理部组

49、成项目经理部组成 1 组织建设组织建设 为了保证此工程顺利施工，我工程处拟成立以 晏中俊 同志为项目经理 的中煤第三建设（集团）钻井工程处许疃煤矿北风井冻结造孔工程项目经理部， 负责指挥、协调本项工程施工，从人、财、物各方面保证本工程施工之需。 组建好项目部，分工协作、统一指挥下属各职能组及钻机。配备好项目 部党政班子。挑选组织纪律严明、质量意识强、具有施工经验并经过技术考核的 优秀骨干为主的施工队伍，保证钻孔施工质量和进度。 2 职工培训职工培训 开钻前所有上岗人员均需进行培训，提高施工人员的操作水平和职业道德。 培训内容：职业道德规范；各工种岗位职责；钻探与安全技术操作规范；贯彻 煤矿井巷

50、工程质量检验评定标准 （mt500994） 、 煤矿井巷工程质量验收规 范 （gb50213-2010） 、 煤矿井巷工程施工规范 （gb50511-2010） 、 煤矿井巷 工程质量验收规范 （gb50213-2010）等有关规程规范中有关要求；工程施工组 织技术措施以及本工程的技术要求，培训不合格的人员不能上岗。 许疃煤矿北风井冻结造孔工程施工组织设计 - 27 - 3 施工管理组织机构施工管理组织机构 说明：生产施工组：负责安全、施工工艺； 机电组：负责机械维修、电工、焊工； 后勤组：负责财务、运输、现场保洁、生活； 质量技术组：负责质量控制、施工进度计划、纠偏及措施的编制； 测量测斜组

51、：负责测量放孔、钻孔中途、终孔测斜。 项目经理 技术负责人工程技术部部 测量 测斜 组 后 勤 组 质量 技术 组 材 料 组 生产 施工 组 机 电 组 2 号 机 4 号 机 许疃煤矿北风井冻结造孔工程施工组织设计 - 28 - 4 劳动力组织安排劳动力组织安排 序号序号名名 称称人数人数备备 注注 钻机一班82台钻机 钻机二班82台钻机 钻机三班82台钻机 大班52台钻机 工程部12台钻机 测量组22台钻机 后勤12台钻机 司机12台钻机 领导班子22台钻机 总人数362台钻机 许疃煤矿北风井冻结造孔工程施工组织设计 - 29 - 八八 施工总平面图施工总平面图 许疃煤矿北风井冻结造孔工

52、程施工组织设计 - 30 - 九九 文明施工措施文明施工措施 认真落实施工组织设计有关要求，安全操作规程和各工种岗位责任制。 开钻前认真贯彻安全施工措施，按照“安全第一，预防为主”的方针，加强对职 工进行安全培训和教育，确保安全生产。 严格执行交接班制度，开好班前班后会，班前强调保证工程质量和安全 生产的注意事项，班中进行检查、落实，班后对有关情况进行认真总结。 安装时平行交叉作业和进入钻塔的现场施工人员，必须按要求穿好工作 服，戴好安全帽，严禁酒后上岗。 进行高空作业（距地面 2 米以上）的人员，必须戴好挂牢安全带。在高 空移位行走时，要将安全带缠在身上，不准拖着带子走。 配电室、油脂存放地

53、点及生活区，要配备齐全灭火器材，不得任意挪动， 并由专人负责器材的管理。 钻机移位时应清除平台上的障碍物，固定好塔内钻具，详细检查地锚、 钢丝绳、滑车、绷绳、电缆等是否符合安全要求，由技术熟练的同志操作，先试 移再均匀移动，按设计要求搬到孔位。 钻机运转期间应有专人看管，并按操作规程精心操作，注意各运转部件 的工作状态，发现问题及时予以排除。 停电或停钻时一切手柄要恢复至零位，防止错误操作。 钻机和泥浆泵及其它转动部位要加设防护罩，各操作台间的梯子要用铁 丝固定并设有扶手，操作台应设有防护围栏。 电工、电焊工、汽车司机等特殊工种应持证上岗，要严格按操作规程的 有关要求进行作业。电工必须每天检查

54、电气设备、电缆使用情况，及时提醒施工 人员注意用电安全。 精心维护各种设备，做到四勤：勤听、勤换、勤检查、勤维护，保持设 备和现场的清洁卫生，废泥浆要统一排放到指定区域，保证现场清洁，搞好现场 文明施工。 电器设备要保持干燥，有良好的接地保护措施，钻场照明电压不超过 许疃煤矿北风井冻结造孔工程施工组织设计 - 31 - 36v。 加强现场领导对安全政策和法规的学习，提高安全意识，依法抓好安全 生产，坚持安全办公会议制度，及时研究和解决现场安全检查生产中存在的问题。 加强现场安全管理，坚持安全检查制度，狠抓各项规章制度的落实，发 现隐患，及时予以整改。 建立、健全安全保证体系。 安全保证体系 安

55、全生产制度 安全保证体系 思想保证组织保证 经济保证制度保证 提高全员意识 安全培训教育 安全小组承包责任制 安全环保部安全资金保障 班组安全员 安 全 技 术 交 底 制 度 生产一线工人 安 全 生 产 责 任 制 制 度 安 全 物 资 验 收 制 度 监督检查并确认措施的 实施 安 全 第 一 安 全 为 了 生 产 生 产 必 须 安 全 经济兑现 实现本工程安全目标 许疃煤矿北风井冻结造孔工程施工组织设计 - 32 - 十十 冬、雨季施工措施冬、雨季施工措施 雨季施工，钻塔必须安装避雷针，其高度应高出塔顶 2.5 米以上，接闪器 必须采用高压瓷瓶固定，并与钻塔绝缘，接地极应距钻塔、

56、绷绳 3 米以外，接地 电阻应小于 15 欧姆，并定期测定。 雨季施工，应根据现场情况搭设塔衣，场房或活动顶棚。井盘周围要有 排水沟。 泥浆循环系统应防止漏水和雨水侵入，保证泥浆的各项性能指标，确保 正常生产。 钻场的配电系统与起动设备，应该使用电气控制箱。闸刀开关必须放在 干燥的木箱内，并用盖盖好。 电动机及其它电气设备应有防水、防潮设施。 钻场所有电器设备均须有保护接地或保护接零措施，其电阻值不得大于 4 欧姆，并安装符合要求的漏电保护器。 钻场危险部位应设安全标志。 钻场必须配二个以上灭火器及其它消防器材，并放在取用方便处，不准 挪作它用，钻场人员应熟知一般消防知识和会使用灭火器具。 及

57、时清理井盘及其周围的雨雪、废泥浆等，以免结冰路滑。 冬季施工，应做好冲冼液的保暧工作，以免上冻结冰。 冬季施工，塔衣、场房必须围盖严密，并备有必要的取暖设施，场房内 的温度应保持在零摄氏度以上。 冬季看钻人员用火炉取暖应预防煤气中毒。 抓好现场施工的“四防”工作，做到安全生产，文明施工。 许疃煤矿北风井冻结造孔工程施工组织设计 - 33 - 十一十一 临时供配电设计及安全用电措施临时供配电设计及安全用电措施 1 编制依据编制依据 本工程临时施工用电组织设计，依据施工现场临时用电安全技术规范 jgj46-2005；建筑电器设计手册 、相关施工用电安全技术规范及实施性施工组 织设计编制。 2 供配

58、电方式供配电方式 根据现场井中位置，结合工广平面图，确定供配方案。由甲方提供 10kv 电 源供给 1 台 1250kw 箱变。 3 主要负荷统计、计算主要负荷统计、计算 表表 11-111-1 主要负荷统计、计算主要负荷统计、计算 用电部门用电部门名称名称功率功率(kw)(kw)台数台数合计合计(kw)(kw) tsj2000/4351102220 注浆泵 903270 吊泵 22244 钻 机 电焊机 20120 合 计 554kw 4 施工电源容量的选择施工电源容量的选择 施工电源的容量，按工程高峰阶段的施工用电总负荷进行计算，在计算时应 考虑： 4.1 对同一施工现场的几个施工单位应尽

59、量作统一安排，使布置合理，容量 选得最为经济； 4.2 对在施工过程中，交错使用的用电设备，只计算其中容量最大的那一项， 不过大； 许疃煤矿北风井冻结造孔工程施工组织设计 - 34 - 4.3 同类型用电设备，在计算负荷时应乘以同时率； 4.4 反复短时连续工作的用电设备，在计算负荷量时，应乘以暂载率。 为了计算方便，对负荷用“kw”者，首先得换算成“kva” 。对绕线式电动 机，其功率因数（cos）可取为 0.650.8；对鼠笼式电动机，其功率因数 （cos）可取为 0.450.7。 各类用电设备的计算容量的计算一般采用下列公式或方法： 4.4.1 连续运行的电动机的总计算容量为各电动机铭牌

60、容量之和乘以同时率。 即: p ktp （1-1） 式中：psd电动机的总计算容量； kt同时率（同时工作的电动机台数与总共装设电动机台数之比）; kt=1010 =1 4.4.2 钻井工程的计算总容量为： psj ktp （1-2） 1554kw 554kw 式中 psj钻井工程的计算总容量； p全部负载铭牌总容量； 4.4.3 电焊机回路的计算总容量为： pshp zz kt （1- 3） 20kw 0.65 0.8 10.4kw 式中 psh电焊机的计算总容量； p全部电焊机的铭牌总容量； zz暂载率（为电焊机焊接时间与工作周期之比） ，一般按 4065 计算； kt同时率，井壁钢筋及钢