城郊矿主、副井筒冻结孔施工技术.pdf

第 2 2卷 第 5期 2 0 0 1年1 0 月 建 井 技 术 M I NE CONS TRU C TI ON TECHNOLOGY V n 1 ． 2 2 No 5 0c t ． 2 001 城郑 矿主 、 副井 筒冻 结孔施 工 技术 张 强李 志 清 中堞 第一 建设 甚 司特黠 黹井 扯 ， 邯郸 ， 0 5 6 0 0 3 摘要 城 郏 矿 主 、 副 井 冻 结 深 度 分 别 为 3 9 3和 4 0 4 m ， 控 制 钻 孔 单 孔 偏 斜 率 和 成 孔最 大 问距是冻 结孔施工 中的关键技术 曰题。钻 孔施 工 中 ， 根据 地 质 条件合 理 选用 不 同类 型 的钻 具 组 合 ， 并 用 j 葭动 螺 杆 钻 具 纠 偏 ， 保 证 了钻 孔 施 工 质 量 ， 提 高 了钻 进 效 率 。 简 要 介 绍 了冻 结 孔 施 工 情 况 及 效 果 关键 词 冻 结 孔 ； 钻 孔 质 量 ； 钻 具 组 合 ； 纠 斜 中图 分类 号 TD 2 6 5． 3 4 文 献标 识 码 B 文 章 编号 1 0 0 2 6 0 2 9 f 2 0 0 1 0 5 0 0 2 1 0 3 1 冻 结 工 程 概 况 3保 证 冻 结钻 孔 施 工 质 量 的技 术 措 施 城郊矿 主 、 副井采 用冻结法施 工 差异 冻 结 ， 冻 结 深 度 分 别 为 3 9 3 ／ 3 3 5 m 和 4 0 4 ／ 3 4 0 m， 防片帮孔深度 均 为 2 2 0 m， 冻 结工程 概 况 见 表 1 。 表 1主 、 剐井 冻 结 工程概 况 2冻 结 孔 施 工 质 量 要 求 主、 副井 主冻 结孔偏斜 率按 矿 山井巷 工 程施 工 及 验 收 规 范 要 求 ， 冲 积 层 内 小 于 0 ． 3 ％， 基 岩段小 于 0 ． 5 ％。但 为 保证冻 结壁 的有救厚度 ， 要求 主 冻结 孔 向井 心方 向偏 斜 值不得太 于 0 ． 6 m。主 、 副井 冲积层 以上最大 孔间距 要求 均为 2． 8 m， 终孔摄 大孔间距要 求 为 4 5 m。 收稿 日期 2 0 0 1 _ 0 2 1 S 在井筒 冻 结过 程 中 ， 钻孔 质量 直接 影响 冻 结 效 果 。 由 于 城 郊 矿 主 、 副 井 井 筒 穿 过 的 第四 、 第三 系冲积层 较厚 ， 钻孔施 工 时极易偏 斜 ， 而设 计对冻 结孔 偏斜 的要求 又 十分严 格 ， 所 以如何控 制钻孔偏 斜就成 为冻结孔施 工 中 的关 键 技 术 问 题 。 在冻 结孔施 工 中 ， 要 采取 措施 保 证冻 结 钻孔 的施 工质量 ， 也 就是 要保 证 冻 结孔 开 孔 孔 位 、 冻结管下 管 深度 、 冻 结孔 单 孔 偏斜 率 、 冻结孔成孔 最大间距 符 合设 计要 求 。在这 4 个技术 指标 中， 由于 冻结 孔开 孔 孔 位和 下 营 深 度较易控制 ， 所 以保证 冻结孔 的施 工质量 ， 主 要 是 保 证 冻 结 孔 单 孔偏 斜 率 和 成 孔 最 大 间 距 符合 设计 要求 。 3 1冻 结孔 单 孔 偏 斜 率 控 制 城 郊 矿 主 、副 井 冻 结 孔 采 用4 台 D 珂 5 0 0 -- 1 0 0 0型 冻 注 两 用 钻 机 钻 进 。 为 了 将冻 结孔单孔偏 斜率控 制在设计 要求 的范围 内和提 高钻进 效率 ， 钻 进 中合 理采 用 了不 同 的钻具组 合 ， 并及时测 斜和 纠斜 。 3． 1 ． 1钻具 组 合 为 了提高钻进 效率 ， 减少 纠斜次数 ， 并使 维普资讯 建井技术 2 0 0 1年第 2 2卷 纠斜钻 进效果 良好 ， 冻 结孔 施 工 中成功 地 采 用 了 以下 几 种 类 型 的钻 具 组 合 1 增 斜 钻 具 组 合 。 当 纠 斜 钻 进 5 ～ l o re 后 ， 还 需 顺 定 向趋 势 增 大 钻 孔 顶 角 或 改 变 方 位 时 采 用 增 斜 钻 具 。增 斜 钻 具 的 加 重 杆 长 度 和定 向钻进 的新孔 段 长度 基本 一 致 ， 并 随新 孔段 的延伸 逐 渐递 增 加重 杆长 度 ， 直 至 调 整 到正 常 钻进 的钻 具 组 合 为 止 。增 斜 钻 具 组 合 见 附 图 a 。 2 减 斜 钻 具 组 合 。 纠斜 钻 进 后 ， 钻 孔 顶 角超过设计 要 求或 方 位角 有误 时 ， 采 用减 斜 钻具 组合钻进 ， 其工作原理是 摆锤原理 ， 即使 钻 具 在重 力 作 用 下 像 摆 锤 一 样 趋 于 下 垂 ， 以 达到 减斜的 目的。减斜 钻具组合见 附图 b 3 保直钻具 组合 。在正 常钻进施工 中 ， 要 防止 钻 孔 发 生 偏 斜 ， 需 要 采 用 保 直 钻 具 组 合 ， 其工作原理 是 钻具 在 钻孔 内保 持 一定 的 刚度 ， 并使钻具直 径与钻孔直 径相近 ， 从 而使 钻具 在孔底 工作 时没有倾 斜的余地 。保 直钻 具 组 合 见 附 图 c 。 附 图钻具 组 台 a j 增 斟钻 具 ； b 减 斜钻具 ； c 保 直钻具 ； 1 ． 2 一 1 4 6 删n加 重杆 ； 3 -- 8 9 n ml 钻杆 ； 4 -- ≠l l 0 ram钻 铤 ； 5 -- ≠ 1 4 6 mm 扶 正器 3 ． 1 2测 斜 采用 国产 J DT 一 Ⅲ型陀螺 仪测斜 ， 其技 术 性 能 指 标 见 表 2 。 根据钻进地层 特征 ， 在正 常施 工 中按“ 规 范” 要 求 ， 每 钻 进 2 0～ 3 0 IT I 测 斜 1 次 在 易 表 2 J DT - m型 陀 螺 仪 性能 指标 序 号项日 性能 指标 发 生 钻 孔 偏 斜 的 1 5 0～2 2 0 m 段 内 ， 除 按 正 常 要 求 测 斜 外 ， 还 加 密 了 测 点 ， 基 本 掌 握 了钻 孔 偏 斜 规 律 。 3． 1 3纠斜 钻 孔 施 工 中 ， 为 了 达 到 预 期 的 纠 斜 效 果 ． 主 要 采 用 了 以 下 几 种 纠 斜 设 备 1 张 家 口产 Y l o 0型 和 YL一 1 2 7型 液 动 螺 杆 钻 具 。 2 TBW 8 5 0 ／ 5 0型 和 TBW2 5 0 ／ 4 0型 泥 浆 泵 ； DZ 5 0 0 -- 1 0 0 0型 冻注 钻 机 。 3 ≠ 1 4 6 ram 、 总 长 4 0 0 m 的 定 向 钻 杆 ， ≠ 1 4 6 ～ 1 9 0 ram 的 牙 轮 钻 头 。实 际 施 工 中 ， 斜 向 器 采 用 了 2 ， 1 ． 5 ， 1 三 种 规 格 。 纠 斜 钻 具 组 合 由孔 底 至地 表 为 钻 头 一 螺 杆 钻 一 钻 杆 一 主 动 钻 杆 。 城 郊 矿 主 、 副 井 共 施 工 冻 结 孔 、 测 温 孔 、 水文 孔 1 1 2个 ， 其 中有 3 6个 钻 孔 进 行 了纠 斜 ， 使预 计将报废 的钻孔 3 5个成 为优 质孔 ， i 个成 为合格孔 ， 纠斜 合格 率 1 0 0％， 冻结 孔 的 单孔 偏斜率得 到了有效 控制 。 3． 2冻 结 孔 成 孔 最 大 问距 控 制 设 计 要 求 主 、 副 井 冻 结 孔 冲 积 层 段 主井 2 9 2 ． 6 8 m， 副井 2 9 3 1 0 m 冻 结 孔 成 孔 最 大 间 距 不 得 大 于 2 ． 8 m， 终 孔 不 得 大 于 4 ． 5 m。在 实 际施 工 中 ， 通 过控 制 开孔 孔 位 和钻 孔 偏斜 率 ， 使实 际冻结 孔最 大 孔 间距 在 冲 积层 段主 井 为 2 5 3 m ， 副 井 为 2 5 8 m ； 终 孔 问距 主 井 为 4． 3 8 m， 副井 为 4 ． 5 m， 均满足设 计要求 。 4钻 孔 施 工 效 果 城 郊 矿 主 、 副 并 冻 结 孔 施 工 ， 采 用 先 施 工 5 5}{ 口 ] l亘 c [ ㈣ U 维普资讯 第 5期 张 强等 域郊 矿 主 、 副 井茼 冻结 孔 施 工拄 术 主井 ． 主 井 施 工 完 毕 后 再 施 工 副 井 的施 工 顺 序 。 主井 冻 结 孔 施 工 从 1 9 9 7 0 4 2 5开 始 ， 至 1 9 9 7 0 7 0 6结束 ， 完 成总进 尺 1 6 8 8 8 m， 平均 效 率 为 l 7 6 0 m／ 台 月 ； 副 井 冻结 孔 施 工从 1 9 9 7 0 7 一 O 9开 始 ， 至 1 9 9 7 1 0 2 3结 束 ， 完 成 总进 尺 1 9 9 1 7 m， 平 均 效 率 为 1 7 8 0 m／ 台 月 j 与 国内类 似地层冻结 钻孔 施 工相 比， 钻 进 平 均 效 率 是 较 高 的 。 主 、 副 井 冻 结 孔 施 工 结束 后 ， 经逐 孔打压试 漏及 偏斜复测 ， 质量全 部台格 ， 顺利 通过 了河 南 省永 夏 矿 区管 委 会 及 河 南 省 三 元 监 理 公 司 的 验 收 ， 井 被 评 定 为 分 项优 良工 程 。 5体会 1 在 胶结一 半胶结 的 第 三系地 层 中进 行 冻 结 孔 钻 进 施 工 ， 合 理 使 用 减 斜 、 增 斜 、 保 23 直钻具 ， 可使 冻结孔 的偏斜率 得到有效 控制 ， 从 而 可 减 少 纠 斜 次 数 ， 大 幅 度 提 高 钻 进 施 工 速 度 。 2 纠 斜 钻 进 的 效 果 主 要 取 决 于 纠 斜 钻 进 中几个关键技术 参数的确 定 。正确 选择纠 斜参数 ， 有 助于提高纠 斜的成 功率 ， 加快 钻进 速 度 。 3 在 冻 结 孔 施 工 中 由 于 合 理 采 用 了不 同类 型 的 钻 具 组 合 ， 并 配 台 有 效 的 纠 斜 施 工 ， 提高 了钻孔 施 工质 量 ， 控制 住 了冻 结孔 向内 偏 斜 ， 为主 、 副井冻结 法凿井 安全通过 深厚冻 结粘 土层 创造 了条件 。 作 者 简 介 张强 1 9 6 6 ， 男 ， 地 磺 工程 师 1 9 8 8年 毕业 于 北 水利止 电学 院地 质 系 主要 从事 特 棘凿 井施 工技 术 1监符 坪 [1怍 ， 上接 4 1页 压力的提 高 ， 并 且 降 低 了 胶 筒 的复 用 次 数 。 采用工 作胶 筒 、 端部 保护 胶 筒分 段 的结 构 可 解 决提高轴 向拉 力和 降低胶 筒硬度之 间的矛 盾 ； 端部 保护胶筒采用 斜面骨 架、 整 体硫 化的 结 构 ， 可有效 降低胶 简端 部 突 出区 的应 力集 中 ， 防 止 胶 筒 破 坏 。这 种 防 突 型 胶 筒 可 有 效 提高止浆塞 的止 浆压 力 ， 并 且在 孔 壁质 量较 差的情况下 也 能 实现 密封 ， 这对 提 高地 面预 注浆 的施 工 质 量 和 施 工 速 度 有 很 大 意 义 。 作者 简 介 祝树 1 9 7 0一， 男 ， 工程 师 ， 碰 士 1 9 9 3年毕 业 干 中 国矿业 大学 机 械 系 ． 现 在 北 京建 井 研 究 所 注 浆室 从 事煤 矿 注 浆 ． 土 层往 浆 、 旋 喷 等地 基l处 理工 程 的承 包和 施工 机械 的 开垃 lL作 ． 智 发 表论文 多篇 ， ， 、 √ 玻璃 钢锚 杆机 械化生 产线 l∞ V 由 中国矿 业大 学 北 京校 区 采 矿 研究 室 与西 山 矿业 集 团公 司 台作 开 发 的玻 璃 铜 锚 杆 生 产 线 ， 主 要 由扦 体成 型 系 统 、 缠 绕系 统 、 固化系 统 和 自动 控制 系 统等 部 分组 成 ， 实 现 了高 度机 械 化和 自动 化 ， 有效 弥 补了手糊 成型 时生 产 效率 低 、 劳动强 度 大 、 劳 动 卫 生 条 件差 、 产 品质 量不 易控 制 、 产 品 力学 性能 差 等 严 重 不 足 ， 为 玻 璃 铜 锚 杆 的 工 业 性 应 用 奠 定 了 基 础 该玻 璃铜 锚 杆生 产线 生 产 的锚杆 是 中 国矿业 大学 { 北 京 技 区 的 3项 国 家 专 利 为 基 础 ， 在 锚 杆结 构 材 料配 方 、 成 型 工 艺 上 进 行 了怃 化 ， 获 得 了 很 高 的性能 价格 比 。这种 锚 杆具 有 强 度高 、 重 量 轻 、 耐 化 学腐 蚀 、 阻 燃 、 抗 静 电 等 一 系 列 优 点 ， 采 煤 机 可 直 接 切割 ； 其 成 本 仅 相 当 于 国 外 类 似 产 品 的 1 0 ％ ～ 1 5 ％， 国 内其他 玻 璃 铜 锚 杆 的 4 0 ％左 右 ， 若 用 它 替 代相 同强 度 的煤 帮金 属锚 杆 ， 则 可 降 低 成 车 2 0 ％ ～ 3 5％ 。 该玻 璃 铜锚 杆 生产 线 经 1个月 的试 运 行后 正 式 生产 ， 日生 产能 力 5 0 0根 ， 标 志 着我 国在 玻 璃 铜锚 杆 的研 究 和 工业 化生 产 领 域 进 人 国 际先 进 行 列 ， 并 在 一 些 重 要拄 术 方面 达 到 国际 领先 水 平 。‘ 建情 维普资讯