信湖矿副井井筒冻结造孔施工方案

摘 要：本文综述了中煤矿山建设集团冻结处信湖矿副井井筒冻结造孔施工方案，对类似工程施工有参考价值。

关键词：泥浆系统；钻孔测斜与扭偏

中图分类号： P634 文献标识码： A 文章编号：

信湖矿副井井筒冻结工程井筒设计净直径8.1m，最大井壁厚度1.95m，井筒深度1035m。工程特点第四系、上第三系松散层厚度大，其中粘土层所占比例高，膨胀量大，第三系下部半固结状的砂质粘土、钙质粘土含水量低，有利于钻孔施工。

一、设备与施工

1、设备选型与钻具组合

造孔设备：根据冻结钻孔设计要求和工期安排，投入7台套 TSJ-2000钻机进行施工。该钻机转盘扭矩大，提升能力高，是理想的冻结孔施工设备。配套TBW850/50型泥浆泵11台，7台工作，4台备用，以保证工期，防止孔内事故发生。该型泥浆泵额定压力高，排量大，可满足冻结孔供浆需要。同时又是井下动力钻具纠偏的动力设备。

测斜、纠偏设备：冻结钻孔使用最先进的JDT-5A型陀螺测斜定向仪测井，配备2台套，该仪器还用于井下动力钻具定向纠偏。

钻具选择和组合：本工程选用Ф89×10外加厚组合系统。正常钻进组合108×108四方钻杆+Ф89钻杆+Ф177.8石油钻铤（约30m/4根）+Ф190mm三牙轮钻头。

施工供配电：接10KV临时电源，选2台SJ-1250/10/6/0.4型箱式变压器供电。

TSJ-2000型水井钻机7台×90KW／台＝630KW

TBW850/50泥浆泵 7台×75KW／台＝525KW

电焊机7台×22KW／台＝154KW

合计 1309KW

为保证信湖矿副井钻孔施工的顺利进行，施工队伍力求各环节操作人员的各项素质达到较高的水平，确保冻结孔施工质量达到优良标准。

2、大临工程与钻场施工

现场大临工程主要包括临时办公和生活区、泥浆泵站、沟槽及井盘等。本工程质量要求高，为保持钻塔整体稳定性，扩大承载面积，设计采用C20砼结构基础，钻场水平误差不超过±5.0mm。底层采用三七灰土铺垫压实，高出自然地坪300mm。

二、开孔、正常钻进与泥浆系统

1、开孔和正常钻进

开孔前，要对钻机认真找正，使转盘中心、钻孔中心和钻塔提升中心重合，钻机底盘和基础间隙要垫实，确保开孔垂直度；开孔误差不得超过±10mm；正常钻进时应根据岩性特点及具体施工情况及时调整钻压、钻速、泵量和泥浆配比等参数。

每机设置1个泥浆池，再共建一个优质泥浆储备池和一个清水池；泥浆沟长度不少于50m，中间设沉淀池，安装砂泵旋流器净化泥浆。

2、泥浆系统

（1）泥浆性能

以清水、膨润土、纯碱、聚丙烯晴和聚丙烯酰胺为原料，根据地层不同，调配不同性能的化学泥浆以充分发挥其作用，保护好孔壁。

（2）化学泥浆配制

严格按化学泥浆配制方法和操作程序。化学粉剂分别在容器内浸泡48小时。造浆膨润土必须预水化处理，具体方法是先在泥浆池中放入清水并按一定比例加入适量纯碱，然后徐徐加入粘土，搅拌均匀浸泡24小时，使用时再加入化学处理剂拌匀后即可使用。

（3）泥浆净化及管理

泥浆净化采用除砂器及加长泥浆沟槽，保证一定数量的沉淀池，定时捞砂定期清理泥浆池。

为确保泥浆质量，项目部指派专人分管泥浆工作，钻机由机长负责，班长配合进行调整和管理，每天至少测定二次泥浆性能并作记录，保证泥浆的性能指标达到规定要求。

泥浆性能在使用过程中会发生变化，需在工程技术人员指导下经常调整和补充新泥浆或处理剂，合理调节泥浆比重和粘度，可加入适当聚丙烯酰胺或稀原浆；如需提高粘度时可加放聚丙烯晴或稠原浆；降低失水量和提高胶体率均可加入适量的聚丙烯晴；提高泥浆酸碱度时加放适量碱。多种泥浆材料的加入量，视性能需要而定，坚持少调、勤调的原则。

三、技术保障

1、钻孔测斜与扭偏

钻孔轨迹严格监控，按规定延伸进行测量，每次测斜成果均与上次反复校核，偏斜过大的钻孔，施工过程中要增加测点，适时纠偏，控制钻铤顶角，确保轨迹趋势。钻进选用JDT-5A陀螺测斜定向仪测井，并指导钻进，每30m布置1个测点，根据具体情况测点可调整；成孔按50m 1个测点绘制偏斜平面图。表土层与岩石交界面另布置1个测点。陀螺仪测斜同一点必须上下复测，发现疑点要重新测量，确保测斜资料的可靠性。

钻孔施工方针为防偏为主，纠偏为辅。钻孔施工前应认真找好“三点一线”，并将钻机垫实，不得颤动；施工中应按规程精心操作，把握好开孔划眼、正常施工和终孔三阶段的施工。钻孔上部纠偏一般采用传统的垫、顶、铲、扫、扩等方法，中深部采用5LZ120-7.0井下动力头螺杆钻具，该机具配合泥泵、长短扶正器、陀螺定向仪在定向纠偏具有效率高、精确度好的优点，尤其控制钻孔的内偏。

2、冻结管安装

冻结管使用20号低碳流体无缝钢管和同材质的电焊条。

连接采用内衬管焊接连接，管端打坡口分层焊接，上下管距应控制在4～7mm。使用前认真检查冻结管质量，严禁使用弯曲、变形或有质量问题的冻结管。管箍材质与冻结管相同，且焊接采用J422低碳钢焊条，焊缝应饱满无砂眼，焊接完成冷却后方可下入钻孔。自制的低碳钢底锥，应增设加强板。每孔冻结管下完后，应及时进行4.5Mpa水压试漏，经30分钟压力下降不超过0.05Mpa，再延长15分钟压力不下降为合格，然后加盖密封。

冻结管应进行地面配组，丈量全长，做好记录；下管时应清除管内异物，保持清洁；电焊工要一次焊完一个成孔，不得中途换人接焊，且焊完一孔管后应即时在原始记录表上签字；试压封口后，应及时将冻结管周围的空隙用土填实，防止泥浆串孔；冻结管下入深度应和孔深相符，与设计孔深的误差为0～+500mm。

3、工程量及工期安排

副井：总工程量62755m；

冻结孔：孔数50/（25/25）/25/（8/8）个；深度440m/（450m/492m）/440m/（180m/330m）；

测温孔：492m/2，450m/1，330m/1；

水文孔：28m/1，88m/1，245m/1个。

根据本工程的地质特点综合考虑，优化施工。本工程钻孔平均台月效率按3000m计算，则副井造孔工期：90天。

4、工程质量

工程质量坚持与本标工程有关的国家及部颁现行施工及验收技术规范，如：《煤矿井巷工程质量检验评定标准》（MT5009-94）、《矿山井巷工程施工及验收规范》（GBJ213-90）、《煤炭工业建设工程质量技术资料管理规定》和《煤炭工业煤矿井巷工程、建筑安装工程单位工程质量保证资料评级办法》等。

作者简介：赵勇，男，中煤矿山建设集团冻结处副总工程师。现任华能甘肃能源开发有限公司新庄煤矿主立井冻结工程项目经理，长期从事冻结工程施工。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。