神火煤电股份公司葛店煤矿
双庙24采区24-1水文孔
钻 探 设 计
编
制：
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核：
总
工：
葛店煤矿
2011年11月22日 双庙24采区24-1水文孔设计
1、概述
1.1 钻探设计原因
按照双庙区域带压开采措施要求，针对双庙24采区范围内二煤底部承压灰岩水，通过施工放水孔对二煤底部灰岩水进行疏放降压，并针对前期探明的富水异常区对异常区进行验证，利用长期观测孔对该区域进行水文观测，从而保证带压开采安全。
根据2011年防治水工作计划，需实施东副观测孔，查明24采区水文地质情况，进一步探查二2煤层底板太原群灰岩的水文地质条件，以防滞后突水。
1.2 设计概况 目的：
一是通过分析取芯岩石段岩石成分、结构构造、岩溶发育程度，单孔涌水量变化，掌握其富水性、隔水性的分段变化特征及其规律；
二是对涌水段进行水化学样分析，了解其水化学特征地下水径流特征。 位置：井下钻孔的布置处于通风良好的24皮带巷皮带机尾硐室内。 终孔层位：L8灰岩含水层；
钻孔结构：孔口管外管不透钢套管φ127mm，长度10米；φ108mm，长度20米；φ89mm，长度90米；取芯段30~110米。
根据“葛店煤矿2011年防治水计划”、《煤田地质勘探规范》、《煤矿安全规程》，以及煤矿井下钻探工程施工的工程条件，并考虑到在钻探施工过程中有发生非常涌水、岩喷等的危险性。为此，特制订本施工组织设计。
2、主要施工设备及组织
2.1
由通防队钻探班组织施工 2.2 主要施工机械设备 2.2.1 钻机
由于施工钻孔为井下勘探孔，钻孔设计深度为90m，孔口管为Φ108mm，且为垂直孔。使用ZL150HB钻机一台。
2.2.2 注浆泵
2 注浆泵的选择首先要考虑其泵量、泵压是否满足取芯钻进时泵量及压力的要求，冲洗液能否将孔底岩粉携带上来，保证孔底干净，提高钻进效率的能力；其次泥浆泵应耐用、故障率小、维修方便。鉴此，施工中选用2TGZ-60/210型注浆泵。
2.2.3 钻杆
根据钻孔结构设计。综合考虑，施工时选用Φ42mm。 2.2.4 钻头
按取芯与不取芯分，施工用钻头有不取芯和取芯两类；按切削岩芯的材料分，施工钻头有复合片、金刚石、合金三类。本项目拟采用的钻头规格及数量见表1。
3、施工工艺方法 3.1 施工工艺流程
工艺流程：放点---钻机就位----φ127mm开孔钻进到10米---φ110mm开孔钻进到20米---下套管----安装孔口防喷装置-----耐压试验-------耐压试验---不取芯钻进30米---取芯至设计孔深----采水化学样等。
3.2 钻孔测试要求
(1) 放水孔垂直度±1；该孔每50m测量一次孔斜。
表2
施工拟用主要钻头一览表
ο
(2)钻探过程中，每20m观测一次孔内水压、涌水量及水温。当涌水量突然增大时，立即停钻进行加密观测，并记录下该段的岩性、深度，判断出水层位。
(3) 钻进30米以后全取芯以确定灰岩含水层层厚。 3.3 成孔工艺
3 根据双庙放水试验勘探工程及观
6、
7、8等钻孔的施工经验，保证钻孔质量及防治涌水、井喷等现象，并根据钻孔结构与目的的不同，施工时采用多级、多种钻进方法钻探成孔。
3.4 设备就位
钻场按要求预先处理好，钻场应修建在坚硬岩石段并锚喷支护，开孔孔位应在完整基岩段，在上述条件满足情况下，设备运输到井底指定钻场，安装并调试钻机。
3.5 校正开孔角度
按开孔角度，本次施工钻孔为垂直孔。施工时，需用水平尺找平，使钻机周正水平，主机机身（轨道）垂直，调整到符合设计施工要求后，将钻机主机用地脚螺栓紧固。
3.6 钻进、下套管
钻进工艺主要为：
钻孔的先导孔均采用Ф94mm不取芯复合片钻头配扶正器分别钻进到二级套管的设计深度L+0.5m。
（1） 钻孔采用Ф127mm硬质合金扩孔钻头钻进至10.30m第一层套管设计的深度L1+0.3m停钻；用清水冲洗钻孔，目的是将残留在孔底及孔壁岩粉冲出，以利注浆固管。
（2）用绞车将Ф127mm孔口管缓缓送入孔内，外露长度200~400mm。待孔口管下入孔底，用钻机校正孔口管垂直度符合要求后，将管周围契实。开始注浆，将0.75∶1的水泥浆注入孔口管内，当孔口管周围有水泥浆溢出后，换注1∶0.5浓浆（并加入3—5‰的水玻璃作为速凝剂），待孔口管周围有浓浆溢出后，停止注浆。
（3）待孔口管固结养护24H后，开始正常钻进。钻进前，需先安装好孔口管防喷装置。首先用Ф130mm口径全面钻头扫孔至10.5 m停止钻进，进行孔口管耐压试验，当压力为10MPa，稳定时间至少保持30min，孔口管周围不漏水、不活动时为合乎要求。否则，重新进行注浆固结，直至满足要求。
4 （4）换用φ94mm不取芯复合片钻头配扶正器钻进至下第二层套管设计孔深20.5m后停钻，采用一级套管孔扩孔方法成孔，下第二层套管、做第二层套管耐压试验。
（5） 换用Ф75mm金刚石取芯钻头配Ф71mm绳索取芯钻杆组成的钻具取芯钻进。岩芯编录从预计的二2煤底板下上30m开始，直至终孔L8灰岩。
凡进入涌水段应停止钻进，测量水压及水质，并注浆等凝固后扫孔再进行钻进直至L8灰岩。
3.7 套管及下入 3.7.1 套管的加工
套管在下入前应进行如下加工： ① 所有套管应加工成左旋扣。
② 套管下入孔内前，套管的外壁应用电焊焊上10mm（Ф6mm）左右的钢筋条，以加大套管与孔壁的固结强度、套管与水泥浆固结体的凝结强度；防止钻进过程中因钻杆的碰撞引起套管的活动，造成套管松动等事故。
③ 套管最下面的一根应加工约20个、梅花形均布的Ф12mm的透浆眼，便于注浆时，浆液向套管与孔壁间隙扩散，确保注浆质量。
④ 套管下入时应配有套管靴或按变更设计底部一根套管加工成锯齿状。 3.7.2 套管下入的几个问题
㈠ 准备工作
① 套管孔成孔后，应用特制扫孔器扫孔一次，确保套管顺利下入； ② 检查运送到现场的套管是否符合设计要求，并检查所有现场套管的丝扣是否完好，如有问题及时修复或更换。
③ 复测套管孔的深度，并与钻进记录对照，相符进行下一道工序，否则重新测量，确保套管下入尺寸无误。
④ 在钻场地面进行模拟连接，排好套管尺寸及下入顺序。 ㈡
注意事项
① 套管下入后要和钻机进行同芯性调整，确保套管与钻机的中芯线重合；然后才能进行封孔注浆的工序。
② 套管固结注浆浆液一定要尽可能的减小水灰比，提高浆液的结实率，减小浆液凝固时的收缩率。
5 ③ 套管在下入时一定要坐在砂岩等坚硬岩石上，防止钻进过程中套管滑移等事故发生。按照设计尺寸下套管时，套管所坐岩层不符合施工要求时，可适当加长套管下入深度，不得减小套管下入深度。
④ 孔口处套管一定要固定，防止在钻进中因孔口处套管松动导致脱扣等套管事故。
⑤ 套管连接时一定要在丝扣部位涂摸密封脂或缠绕生料带，防止钻进中丝扣松动脱扣、退扣等套管事故。
4、施工进度计划及措施
4.1 工期安排
工期为15天，实行8小时工作制，每日3班。 4.2 施工措施
⑴ 在现有设备及井下实际情况的基础上合理使用劳力，管理人员跟班作业，加强各工种配合和人员调度，杜绝窝工现象。
⑵
加强对机械设备的维修保养，保证不致因设备保养不到位而停机。
5、安全保证措施
⑴完善施工场地通风措施和瓦斯检测制度，使其符合《煤矿安全规程》的基本要求。
⑵紧急情况下的救援后备工作要落实到位、责任到人，包括防排水设施、水沟等排水系统和能力的具体安排；健全水情及避灾联系汇报制度和灾害处理措施等。
⑶在施工现场应装配专用电话能及时与调度室和施工方联系，随时掌握钻探现场情况。
⑷为防止高压水喷射（涌水）及碎石块喷出（岩喷），钻探施工时应采取紧固钻机，安设厚壁钢挡板以防射流和岩喷、安设孔口管防喷装置等措施。
⑸井下施工人员必须进行必要的安全培训，下井严格按照有关井下工作人员安全规章制度执行；配备其所有井下需带的自救器、矿灯、雨靴等等；严禁携带火柴、打火机之内物品下井；各班安全员要督促进行全员自检。
6 ⑹ 加强现场安全生产的宣传和教育，所有施工人员必须遵守现场安全制度，不得违章作业；安全员必须切实负责，发现不安全因素应立即要求整改，并监督至整改完毕；做好安全值班记录。
⑺ 有关人员经常检查各种机电设备和防护措施的完好情况
⑻ 队长在下达生产任务的同时，应下达该工种的安全技术措施和安全操作事项，并在施工期间随时检查，发现隐患及时排除。
⑼ 在钻探施工过程中，当涌水量突然增大时或发生岩喷无法进行正常工作时，应立即提钻，关闭孔口防喷装置；做好井下施工人员的安全撤离工作。并立即通知上级领导（调度室），制定解决方案，在保证安全的前提下，重新正常施工。
⑽避灾路线：
1）施工地点→24皮带巷 →-700皮带巷→-700轨道巷→东副井井底车场→升井至地面。
2）施工地点→24轨道巷→-700轨道巷→东副井井底车场→升井至地面。
7
钻孔位置布置图
φ127ｍｍφ108ｍｍ20米φ89ｍｍ钻孔结构示意图110米
