井下钻探高承压水安全施工技术正式版

井下钻探高承压水安全施工技术正式版井下钻探高承压水安全施工技术正式版Throughthereasonableorganizationoftheproductionprocess,effectiveuseofproductionresourcestocarryoutproductionactivities,toachievethedesiredgoal.井下钻探高承压水安全施工技术正式版下载提示：此安全管理资料适用于生产计划、生产组织以及生产控制环境中，通过合理组织生产过程，有效利用生产资源，经济合理地进行生产活动，以达到预期的生产目标和实现管理工作结果的把控。文档可以直接使用，也可根据实际需要修订后使用。1前言

井下钻探是开展矿井防治水工作的关键手段，其优点是不受地面条件限制，且工程量小、工期短、投资少、针对性强、水压水量直观、经济合理，近几年来，开滦矿务局部分矿井开始尝试地面钻探改为井下施工。开滦广信有限责任公司针对用水紧张状况，为合理有效地利用地下水资源，需施工奥灰水源井。在井下钻探工程中，因奥灰水压高(1.7MPa)、水量大(φ89mm，钻孔喷水3～4m³/min)，遇到了许多意想不到的困难，出现过喷水、喷矸、套管失控等一系列复杂问题，一度使人身和设备安全受到了威胁。通过实践，积累了一套防喷、控钻等一系列安全施工技术。

2问题的提出

广信公司为了满足日益增长的工业和生活用水，合理有效地开发利用地下水资源，在井下施工2个奥灰孔，孔深设计为600m，涌水量为7m³/min。由于施工承压含水层的高压水，因此工程从设计、设备安装、施工等各个环节都充分考虑到各种问题的预防和处理，为今后钻探工作积累了宝贵的经验。在井下奥灰钻孔施工中，因水压高、水量大，遇到了喷水、喷矸、套管失控及钻探设施固定困难等一系列复杂的问题亟待解决，否则将影响安全生产和发生人身事故。

3安全施工技术

针对上述钻孔施工中存在的不安全因素，在实践中探索出了一套较完整的高承压水钻探安全施工技术。

3.1钻窝施工

立孔和大角度斜孔的钻进，需施工钻机房(简称钻窝)，其规格可视每次增减钻杆的条数而定。当每次增减1节钻杆时，钻窝的总高度应为5.5m，当每次增减2节钻杆时的钻窝总高度应为11m。无论是每次增减几节钻杆，必须保证巷道顶板处钻窝直径不小于3.0m，钻窝顶部直径不小于1.5m，钻窝掘出排除活石后，必须对钻窝进行喷浆处理，防止风化落石。同时掘出天轮架窝，打出天轮锚杆眼和二层工作台锚杆眼。二层工作台的高度：当钻窝高度为5.5m时，二层工作台可搭在钻窝两侧的支架上，但必须封牢；当钻窝高度为11m时，二层工作台的高度应为7.5m左右。工作台的搭设，可在钻窝四周打4棵锚杆，用钻管连接固定，然后搭上木板封牢。小角度俯角孔，可根据抽出钻杆的高度适当挑顶作钻窝。二层工作台距离窝顶的高度应大于2.0m，工作台的搭设，可在巷道内用铁(或木)制长凳，上面搭木板封牢。

3.2钻探设施的安装

①天轮的安装。在钻窝顶部安装天轮，要使用天轮架。天轮架可采用2条工字钢，并在设计安设天轮处分别镶焊天轮轴套1个。将天轮架在天轮窝安设调整后用混凝土固定。另外在钻窝顶部下设天轮锚杆，锚杆下端弯成圆环。将圆环套在天轮架内的天轮轴上，做到双保险。

②钻机的固定。地巩锚杆固定在巷道底板上，然后将钻机安装固定在底座上。这样，既避免了压柱操作，又保证了钻机的稳固性。

③在深井和喷水条件下钻进时，要用专用小绞车升降钻具，其固定方法是用地巩锚杆直接连接绞车底座，并注牢。

3.3孔口套管的固定

下好孔口安全套管是有效控制高压水的关键。一是要根据孔口附近的岩石强度，严格按《煤矿安全规程》确定套管长度，套管的层数由钻孔的地质、水文条件而定；二是必须确保固结质量，严防漏水和套管鼓出。其做法是：开孔直径大于套管直径1～2级，钻进深度大于套管长度0.5～1.0m。孔口处用棉纱或黄麻缠绕后将套管砸入孔内，注入水灰比为1∶0.8～1∶1的水泥浆，当反浆管流出水泥浆液时，关闭反浆管阀门，再加压至2.0MPa，并稳压10～15min，以保证套管周的空隙和岩石裂隙全部填实。另外，还采用了以下2条措施对套管进行处理加固。

①首先在孔口盘以上0.15～0.20m处的套管外侧，相向焊接2块钢板，当套管下入孔内后，用2条工字钢地梁分别将上述两块钢板压住，防止套管鼓出。

②套管焊筋骨。制作套管时，每条套管的两端头附近，分别以壁虎式焊接1组3条φ6.5～8mm的钢筋，钢筋长度小于0.1m，与套管轴向夹角为60°～70°，其作用一是端正套管的位置，防止套管贴在孔壁上；二是利用筋骨加大阻力，减少套管鼓出的危险性。

3.4防喷及控钻装置

①孔口的防喷帽。为防止钻孔喷水、喷矸，恶化劳动环境，威胁人身安全，应使用孔口防喷帽。将其底盘与高压阀门法兰盘用螺丝连接牢固。下钻具时，将活动抽板向两侧拉开，扩大口经，岩心管下入后，弹簧自行将活动抽板拉紧，镶在活动抽板内侧的胶皮舌抱住钻杆，即可继续下钻。当孔内喷水、喷矸时，胶皮舌将水和矸石拦住，使其向四周射，遇弧形盘后返下，沿巷道底板流出。

②钻杆控制器。钻进中替换钻杆时，需松开钻机立轴卡瓦。为防止钻杆外射，应使用钻杆控制器。该控制器通过制动手把，使偏心轮上下移动，带动自动卡瓦闭合，抱住钻杆来控制钻杆。使用时，岩心管、落砂管一套下入钻孔后，将钻杆控制器装在孔口防喷帽上，再将钻杆穿入卡瓦中间，连接岩心管，将钻具下到孔底钻进。当需替换钻杆时，先用钻杆控制器控制钻杆，再松开钻机立轴卡瓦，然后更换钻杆。

③控钻装置。为加快高压水条件下的下钻速度，同时预防钻机卡瓦突然失控造成射钻事故，还应使用控钻装置。使用时，把偏心轮卡子套在钻杆顶部的水接头附近，并使卡子不随钻杆转动。将钢丝绳从地梁固定点通过偏心轮卡子换向滑轮，至另一侧地梁上的换向滑轮后，与小绞车相连接。当钻机立轴卡瓦突然失控，钻杆外射时，偏心轮卡子立即抱住钻杆。当提下钻杆时，利用该装置控制钻杆的升降速度，做到万无一失。

3.5应注意的几个问题

①孔口安全套管应选用壁厚大于4.5mm的无缝耐压地质钢管。

②一般不使用钢粒和金钢石钻进。使用钢粒钻进往往会因高压水上涌，钢粒将钻头或岩心管等磨坏，造成事故；使用金钢石钻进，一般井下钻机的给进压力达不到要求，达不到提高钻进速度的目的，主要是看钻机给进压力与孔内压力的对比。

③孔口套管上段3～5m，要根据水质情况进行防腐处理，并将外露套管及孔口盘用油泥膏埋藏防腐。

④钻探结束后，根据需要安装孔口三通及阀门。底部阀门作备用，上部三通阀门可经常启闭，观测水压、水量，以防单阀门失效而难以更换。

⑤钻杆规格应根据孔深确定。终孔φ73mm，孔深小于150m，终孔φ50mm，孔深小于200m，可采用φ42mm×6m的钻杆。终孔φ73mm，孔深小于250m，终孔φ50mm，孔深小于300m，可采用φ50mm×6m的钻杆。否则极易出现钻杆劈裂现象。

3.6安全操作要点高承压水钻探与施工，是一项难度大、技术复杂的工作。不仅要在技术措施上做到安全可靠，还必须有一支技术熟练的施工队伍，并严格加强现场管理，才能保证安全施工，达到安全快速钻进的目的。实践证明，需要遵守以下安全操作要点：

①技术培训是基础。对钻探工人进行钻探技术培训，使人人对钻探设施的安装使用、施工操作技术都能熟练掌握。做到分工明确，配合默契，严格按照操作规程和安全技术措施施工。

②思想重视是关键。对高承压水钻探中易出现影响钻进、威胁安全的问题，首先要有一个正确的认识。从钻孔设计开始，就应向职工交待清楚出现问题的危害性和预防处理措施，做到人人保持高度警惕，杜绝马虎、凑合思想。

③对所有钻探设施，做到每班一检查，发现松动，立即紧固处理，确保其稳