關(guān)鍵詞：煤礦安全；瓦斯抽采；大口徑；鉆孔技術(shù) 
前言
為提升煤礦瓦斯抽采利用進程，探討瓦斯抽采鉆孔施工技術(shù)，特別高瓦斯煤礦大口徑瓦斯抽采鉆孔施工技術(shù)，是當前解決瓦斯抽采技術(shù)中的重要環(huán)節(jié)。對有效提高煤礦瓦斯抽采效率、降低煤礦安全生產(chǎn)風(fēng)險、節(jié)約施工成本、促進節(jié)能環(huán)保型能源開發(fā)利用，具有重要意義。下面本文就以工程實例為背景，介紹大口徑瓦斯管道孔空氣鉆進技術(shù)。
一、地質(zhì)概況
鉆孔設(shè)計深度為575 m，揭露地層依次為第四系80 m、第三系120 m，石炭系375 m，其中第四系以粘土、砂質(zhì)粘土為主，第三系以粉、細砂巖、泥灰?guī)r為主。基巖段主要為泥巖、泥質(zhì)灰?guī)r、花斑泥巖、粉砂巖、細砂巖、砂質(zhì)泥巖、石英砂巖。鉆孔共穿過煤層lO層，總厚度為17．60 m，其中可采煤層4層。第三系以下至終孔巖石傾角80°～20°。
二、待鉆孔結(jié)構(gòu)
一級孔徑550 mm，深度進入基巖約20 m(即181．18 m)位置，下入478×10 mm套管，隔離第四系及風(fēng)化帶，管外用合格的普通硅酸巖水泥封閉，要求此套管必須下到完整堅硬巖石上。二級孔徑450 mm，深度269．70 m，下入426 × 10 mm套管，管外用水泥全封閉。三級孔徑400 mm，深度575．15 m，全孔下入325 × 10 mm套管，管外用水泥全封閉。要求管外孔口返上水泥漿方為封閉合格。
三、鉆孔方法
(1)第四系用常規(guī)泥漿鉆進，進入基巖后用氣動潛孔錘鉆進。終孔偏斜率≤5‰。
(2)全孔無心鉆進，判準主要煤層的深度和厚度。記錄及時、清楚、正確、完整。
四、施工技術(shù)
1、主要機械設(shè)備及其安裝
施工采用GZ一2000水井鉆機，24 m四角鉆塔，第四系使用BW一1200泥漿泵?；鶐r中鉆進使用XHPl070空壓機和JWD350型氣動潛孔錘。鉆塔基礎(chǔ)及各種設(shè)備安裝必須周正堅固平整，要求天輪、鉆機立軸軸心和鉆孔中心必須在同一條鉛垂線上，施工中應(yīng)注意隨時測量，發(fā)現(xiàn)偏斜必須及時糾正。
2、第四系沖積層鉆進
(1)對泥漿的要求
第四系沖積層使用普通化學(xué)泥漿鉆進，泥漿中成分及其含量(重量比)分別為：清水1 m3加優(yōu)質(zhì)膨潤土50 kg、PHPl0—20 kg、腐殖酸鉀1％～1．5％、纖維素0．1％、火堿0．3％。
配制方法為：PHP、腐殖酸鉀、火堿和纖維素分別泡制，按照泥漿體積和比重，先向一定量的清水中加入粘土充分攪拌，預(yù)解的PHP、火堿和纖維素漿液緩緩倒入泥漿中充分攪拌。腐殖酸鉀在鉆進過程中緩慢連續(xù)加入量為10％一15％(體積比)。泥漿比重為1．1一1．2、pH值為8—9、粘度在19—21 s，鉆進中對上述參數(shù)隨時進行測量調(diào)整，保證泥漿的性能。
泥漿循環(huán)槽總長度不得小于15 m，其寬度為300 mm，深度200 mm，坡度為1／100～1／80，每隔1．5 m設(shè)一個擋板，并每隔5 m設(shè)一個沉淀池，以利于巖粉的沉淀。
(2)鉆進措施
開孔用170 mm凹心鉆頭，150 mm鉆鋌1立根，127 mm鉆鋌1立根，并分別在l50 mm鉆鋌上部和l27 mm鉆鋌上部各加一個導(dǎo)正器，以增加鉆具的剛度和穩(wěn)定性。開孔時為防止鉆孔具擺動，要扶正主動鉆桿上部的送水器，并要求使用輕壓慢轉(zhuǎn)。鉆進入基巖后，再逐級擴孔到550 mm孔徑，下入500 mm套管，隔離第四系和風(fēng)化帶。然后使用潛孔錘鉆進。
3、基巖中鉆進
(1)基巖中鉆進使用氣動潛孔錘。
(2)按照潛孔錘鉆進規(guī)范和工藝要求，潛孔錘鉆進時，在粗徑鉆具上部接一根325mm撈粉管作為導(dǎo)向器使用。因此潛孔錘鉆進鉆具組合為：350型(450、400)潛孔錘+240 mm鉆鋌+325 mm撈砂管+127 mm鉆桿。
(3)潛孔錘鉆進時的鉆進參數(shù)如下：鉆具回轉(zhuǎn)速度為10～20轉(zhuǎn)／分鐘。軸推力(沖擊壓力)為1．0—1．5 t 。在無水狀態(tài)下正常工作氣壓為0．5—0．8 MPa。在有水狀態(tài)下要充分考慮水頭到孔底的高度以計算空壓機的送風(fēng)壓力，保證潛孔錘的正常工作風(fēng)壓。
(4)為減少孔口氣壓的突然釋放和防止巖粉向四周噴射擴散，要求在孔口處設(shè)置氣粉分離器和巖粉收集器。
4、鉆進安全技術(shù)要求
(1)每根鉆桿打完，孔內(nèi)巖渣吹掃干凈，減少氣量，將沖擊器慢慢放入孔底，再慢慢停氣，方可接上另一根鉆桿。要注意鉆桿內(nèi)的清潔，以免沙土、巖渣及管內(nèi)鐵銹等臟物進入沖擊器內(nèi)，引起零部件損壞或發(fā)生停鉆事故。沖擊器在正常工作時不要突然停氣，以防巖粉倒灌入沖擊器內(nèi)。
(2)接上主動鉆桿后，先向內(nèi)送人高壓氣體，氣體送通后，再慢慢下降鉆具工作。鉆具向下送時，保持吹氣，直到把孔內(nèi)巖粉全部吹干凈，方可進行沖擊鉆進。鉆進中經(jīng)常從孔底提起沖擊器進行充分排渣。若孔內(nèi)出現(xiàn)突然坍塌現(xiàn)象，應(yīng)保持沖擊器動作并立即在孔內(nèi)作上下串動，堅決禁止一次拉死。如果必要，還可以增加沖擊器轉(zhuǎn)速，一直到?jīng)_擊器能自由上下，巖粉從孔底排凈為止。
(3)要求潛孔錘鉆進時機上余尺不宜太多，加接鉆桿后，潛孔錘距孔底應(yīng)有0．5—1．0 m的安全距離(視孔內(nèi)巖粉多少)。(4)操作中應(yīng)避免潛孔錘在不回轉(zhuǎn)的情況下沖擊，以防打出健槽孔。因故障被迫停止回轉(zhuǎn)時，應(yīng)迅速將鉆具提高一定距離或立即剎緊絞車，使?jié)摽族N盡快由沖擊狀態(tài)變?yōu)榇悼谞顟B(tài)。
(4)鉆進中發(fā)現(xiàn)涌漏水，應(yīng)立即停鉆，并準確測量出水位，及時用水泥進行封閉。封閉結(jié)束待水泥凝固24小時后，把孔內(nèi)水吹出，然后繼續(xù)鉆進。若帶水鉆進，提鉆后，下鉆前必須及時準確測量水位，以便于判斷涌漏水層位，保證及時封堵。
(5)鉆進過程中要特別注意空壓機壓力表的變化。總結(jié)在無水狀態(tài)下和有水狀態(tài)下，正常鉆進和吹孔時的壓力值，并在鉆進中密切注意壓力變化，一旦發(fā)現(xiàn)壓力提高，說明孔內(nèi)巖粉堆積較多，要立即停止沖擊進入吹孔狀態(tài)，待把孔內(nèi)巖粉吹凈后方可鉆進。
五、常見故障的原因分析與處理措施
1、鉆進效率低。原因：一是沖擊器零件磨損，二是鉆頭磨損，三是排渣不充分，四是氣壓太低。處理辦法：檢修沖擊器，修磨或更換鉆頭，充分排渣或加大節(jié)流塞內(nèi)孔，調(diào)高氣壓等。
2、沖擊器運行時斷時續(xù)。原因：一是沖擊器內(nèi)進入巖渣或鉆頭堵塞，二是沖擊器內(nèi)零件竄動，三是鉆頭損壞。處理方法：清洗沖擊器，保證膠墊的壓縮量或者更換鉆頭。
3、沖擊器不工作。原因：一是鉆進時孔內(nèi)積水太多，二是氣壓過低，三是鉆頭排氣孔堵塞，四是沖擊器內(nèi)進入巖渣，五是潤滑油過粘。處理方法：把沖擊器提離孔底，將孔內(nèi)水吹出一部分，再慢慢放至孔底，同時適當提高氣壓，若不見效，則提出鉆具進行檢查處理。
六、鉆進效率
作業(yè)總臺時：3721 h，其中：非鉆作業(yè)臺時2162 h、鉆探作業(yè)臺時1659 h(純鉆479、輔助912、其他268)。平均時效1．2 m，最高時效7．8 m。
七、結(jié)束語
在大傾角片冒地層中施工大口徑瓦斯抽采管道孔，該區(qū)以往采用常規(guī)泥漿鉆進工藝均未獲成功，采用空氣鉆進技術(shù)有效地解決了成孔技術(shù)難題，在鉆井質(zhì)量和鉆井效率等方面取得了較好效果，獲得了寶貴的實踐經(jīng)驗，為今后在同類地層施工類似工程提供了可資借鑒的應(yīng)用實例，具有一定的技術(shù)先進性和生產(chǎn)實用性。
參考文獻
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