钻孔套管断裂事故处理技术_机械论文

论文导读:：由于矿压活动，引起钻孔套管断裂及钻场周围底板鼓起出水，根据现场情况分析，研究处理方案。采取先扩孔提取断裂套管，再下放小直径套管，然后采用落沙封堵裂隙点、沙浆混合注浆的方法，成功治理了底板鼓起出水，消除了矿井安全隐患，取得良好的安全经济效益。
论文关键词：钻孔/施工/套管/扩孔/注浆
 

1、钻孔基本情况

淄矿集团埠村煤矿东区为解决431辅助下山采区、423采区的防尘用水，在-390m东大巷施工一徐灰观测钻孔， 2006年11月7日开工。开孔层位3煤顶板细砂岩，终孔层位徐灰，终孔孔深219.9 m，水量72.0 m³/h，压力4.0MPa，钻孔结构为双层套管，水泥固结。第一层套管Φ127×8mm、共24.50m，第二层套管Φ89×8mm、共186.50m。，2007年1月8日竣工后即投入防尘用。该钻孔投入使用两个月，周围未出现任何异常现象，2007年3月11号发现钻孔周围出水，钻孔以东8m范围内底板多处地点涌水，最远两处出水点距钻孔23m。最大涌水量为43.53m³/h。

2、钻孔及周边巷道出水原因分析

根据现场实际情况，巷道底板多出底鼓，平均底鼓0.5m左右机械论文，且两帮均有片帮，顶板冒落，岩层断裂痕迹，并且发现钻场内水泥浇筑的钻机平台出现明显裂缝，分析为矿压多次活动使钻孔产生裂隙，导致钻孔产生渗漏，发生底板突水。由于矿压活动仍在继续，钻孔的危险程度在加剧，根据以往经验一般矿压破坏底板深度在12m左右。因此决定采用在孔内重新下套管落沙封堵裂隙点的方法，进行封堵裂隙和加固钻孔及周围底板，同时封堵钻孔，消除隐患。

3、钻孔治理方案

3.1套管选择及施工：根据钻孔周边出水情况，采用在孔内重新下放小直径套管，进行套管固结后，采用落沙封堵裂隙点的办法，进行封堵裂隙和加固钻孔及周围底板，同时封堵钻孔。小直径套管采用直径为Φ60mm无缝钢管，从孔口开始下放套管,当套管下放至孔内３.８m处，套管无法下放，随即改用１寸管子下放，仍然不能下放。在此情况下，分析是套管在孔口下3.8m处已断裂并错位。为探明套管断裂情况及错动方向，加工直径为Φ73 mm的圆木木塞沿Φ60mm的套管下放，经两次用木塞撞击套管留下的印迹分析确认，断裂处上下套管重合处不足2０mm。套管断裂后，上部套管向巷道中心方向移动。针对上述情况，决定首先采用大孔径钻头扩孔，钻进至套管断裂处，提出上部断裂套管，再下Φ60mm套管进行落砂封堵的方法，同时注浆封堵钻孔。

-

原套管第一层外径Φ127mm、壁厚8mm、第二层套管外径Φ89mm，壁厚8 mm,所以扩孔钻头孔径采用Φ219×16mm,岩芯管为Φ219×6mm，每段长500mm,采用丝扣连接方式加长岩芯管。扩孔施工钻进3.8m，找到套管断裂部位后，然后停止钻进机械论文，并成功提取上部断裂套管3.8m 。套管提出后，沿下部Φ89mm套管下放小直径Φ60mm套管7.5m，小直径Φ60mm套管外漏孔口0.7m,进入下部Φ89mm套管2.7m（如上图所示）。

3.2落砂封堵：Φ60mm套管下到预定深度后，用两付卡子将套管固定在钻机架上。孔口处用Φ60mm高压水门连接落砂管后，实施落沙。因Φ60mm套管与原89mm套管间隙大，孔内水压高，水量大，要反复多次落砂，保证施工效果。施工方案如下图所示。

4、钻孔及出水点封堵施工

4.1选材：

原套管外径Φ89mm、壁厚8mm、内径Φ73mm，故采用60mm套管下至50m深度，孔内全部细砂充填，使细砂在静水压力下充填出水裂隙。Φ60mm套管外径Φ70mm（包括接箍），原套管与新下套管间隙1.5mm。

4.2落沙充填：

在Φ60mm套管上安装落沙装置。即孔口套丝连接安装两个Φ60mm高压闸阀，中间为一直径Φ89mm，长度0.5m的落沙容器龙源期刊。施工时，关闭下部闸阀，打开上部闸阀，向容器内注沙。注沙容器满沙后。在关闭上部闸阀，打开下部闸阀。利用钻孔内静水压力，让细砂在孔内自由沉淀，向出水裂隙处充填。在经过3天的落沙施工后，共注入细砂500Kg左右，巷道底板各出水点处均有细砂返出，且水量逐步减小。

4.3注浆方法

4.3.1采用纯压式注浆，一般采用连续注浆的方法，尽量使浆液扩散到裂隙中，注浆过程中发现跑浆，采取对跑浆处用快凝水泥或棉砂堵塞。

4.3.2浆液配比：根据注浆试验情况确定注浆液浓度，注浆过程中一般采用一浓一稀的原则，初步确定以下浆液配比的选择。

注浆初期：浆水灰比1.5:1

注浆过程中:1:1

注浆起压后:浆液水灰比1.5:1

底板钻孔周围跑浆:浆液水灰比0.5～0.7:1

4.3.3注浆泵量一般初期采用较小泵量，根据吸浆情况再调整泵量，注浆起压时减小泵量，直至达到注浆结束标准。

4.3.4注浆结束标准：

注浆终压标准:大于静水压力的1.5倍,即6MPa。

注浆量标准:一般要求不吸浆为结束标准,对于达到终压标准,吸浆量小于20L/min,维持时间10min以上也可结束注浆。

终压、终量浆液配比标准：浆液水灰比不小于1.5:1。

4.3.5注浆材料、注浆方式及注浆设备：

注浆材料采用标号425的普通水泥。

注浆方式采用人工上料、机械和人工二次拌浆。

注浆设备选用NBB250/6型注浆泵一台。

4.3.6注沙封堵裂隙取得良好效果后，对钻孔进行水泥砂浆注浆。即在落沙容器内继续注入细砂，然后利用泥浆泵向落沙容器内注入水泥浆液。使水泥浆液在落沙容器内与细砂混合。以大于钻孔水压1.5倍的泵压（水压4MPa机械论文，注浆压力6MPa），高压向孔内注浆。

4.3.7在钻孔出水现象消除后，对防尘孔进行水泥封孔注浆

注浆初期：浆水灰比1：0.8，泵压4.3MPa，用水泥1.5吨。

二次注浆: 浆水灰比1：1.1，泵压5.0MPa，用水泥1.3吨。

三次注浆: 浆水灰比1：1.2，泵压6.5MPa，用水泥0.4吨。

注浆完成后起压，压力7.0MPa，稳压20分钟后，压力为5.0MPa。

至此，对防尘孔的注浆封孔工作完成。

5、施工效果

经过对防尘孔扩孔提取套管，落沙封堵裂隙和水泥封孔注浆后，钻场周围底板各出水点都成功封堵。钻孔内无出水现象。为确保安全，施工结束后，对钻孔及巷道底板进行了1个月的定期观测，期间没有发现底鼓和出水等异常现象，表明钻孔处理工程取得了良好效果。消除了安全隐患，取得良好的安全经济效益。