l型注漿鉆孔鉆具組合及工藝研究

1、l 4 0童 媳 蕉 斜 技 2 0 1 5 年 第 7 期L型 注漿鉆 孑 L 鉆具組合及 工藝研 究 鄒 鈺 ，劉 書杰 ( 1 ． 淮北礦業(yè) ( 集團) 有限責任公司， 安徽 淮北 2 3 5 0 0 0 ； 2 ． 天地科 技 建井 研究院， 北京 1 0 0 0 1 3 )摘 要 通過對鉆桿 、螺桿 鉆具、加重鉆桿、鉆 頭等鉆具的組合 配置研 究 ，結合 L型注漿鉆孔的技術要求 ，選取科 學合理 的鉆 壓、鉆速 、泵量等鉆

2、進 參數(shù) ，總結 出 了L型注漿鉆孔 施工 時的最佳鉆具組合 配置方案 ，而且 ，對 L型孔進 行分段組 合 配置 ，經(jīng)過信 湖煤礦 L型孔 井下水平巷 道地面預注漿加 固工程的施 工，取得 了良好 的社會 經(jīng)濟效益。關鍵詞 L型孔 地 面預 注漿 水平孔 鉆具組合 中圖分類號 T D 2 6 5 ． 47文獻標識碼 Bd o i ： 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 5 — 2 8 0 1 ． 2

3、 0 1 5 ． 0 7 ． 6 9Th eRe s e a r c hOfTh eBHA T e c h n o l o g yFo rTh eL- Ty p eGr o u t i n gHo l eAb s t r a c t ： T h r o u g ht h es t u d yo ft h eBHA， s u c ha st h ed r il l 、t hes c r e w d r il l 、t h eh e a

4、 v y— we i g h td r i l lp i p e 、 t h ed r i l l ， t h ep a r a me t e r si n c l u d i n gt h ed r i l l i n gp r e s s u r e、t h ed r i l l i n gs p e e d、 t h ep u mpc a p a c i t ya r es e l e c t e ds c i e n t i f

5、 ic a l l ya n dr a t i o n a l l y， t h eb e s tBHA s o l u t i o ni ss u mm e du p ， a n dt h a ti tc a nb ea p p l i e dt od i f e r e n tl a y e r s ． F u r t h e r mo r e , t h r o u g ht heBHA t e c h n o l o g y

6、i sa p p l i e ds u c c e s s f ul l yt ot heXi n h uc o a lmi n e ， g r e a ts o c i a la n de c o n o mi cb e n e f i t sa r eo b t a i n e d ．Ke ywo r ds ： t h eL —s h a p e dh o l et h eg r o u n dp r e - g r o u t i

7、 n gt h eh o r i z o n t a lh o l e st h eBHA 1 工程 概 況 信湖煤礦位于渦陽縣花溝鎮(zhèn)，年設計生產能力 3Mt ／ a ，服務年 限為 6 1a ，工業(yè)廣場 內設計 主 、副 、風井 3 個 立井 。選 擇 中央水 泵房及 中 央變 電所 2 0 01 T I 水平巷道作為注漿加固對象。該段巷道底板深度 9 9 9 1 T I ， 其中： 水泵房凈斷面高度 5 ． 9 5m，寬度 5 ．

8、9 0r n ， 荒斷面高度 6 ． 8 5I T I ， 寬度 6 ． 8 0 m， 斷面尺寸較大。變 電所 凈 斷 面高度 3 ． 5 0n l ，寬 度 5 ． 0I T I ，荒 斷面 高 度 4 ． 4 01 T I ，寬度 5 ． 9 0r n 。采用地面 L型鉆孔進行 地 面預注漿 加 固巷道 圍巖 。2 施工難題 從地 面鉆 進 L型 注漿 鉆孔 ，不 同于普通 的直孔 和 S孔施 工 ，具有 以下難點 ：( 1 )造

9、斜 段 長 、井 斜 變化 大 、定 向 時 間長 、精度要求高等特點，事故發(fā)生頻率高，事故處理難 度大、成功率低。( 2 ) L型水平注漿孔由于注漿加固的目標區(qū)域 較小 ， 并 且要考慮漿液擴散半徑 、加 固范 圍的因素 ，收稿 日期 2 0 1 5 ～ 0 3 — 1 0作者 簡介 鄒鈺 ( 1 9 8 2 一)，男，安徽 淮北人 ，本科 ，工程 師，采礦 工程專業(yè)。設計 的鉆孔靶域 誤差要 求較高 ，要 求鉆孔準確 進入 靶域 ，

10、而且鉆孑 L 方位與靶 域軸線 一致 ，相 比普通定 向鉆孔實現(xiàn)更 為困難 。( 3)注漿 鉆 孑 L 內鉆具 受 力 復雜 ，鉆孔 軌 跡 頂 角 大 ，曲率大 ，在鉆桿旋 轉條件 下的應 力應變將加 劇鉆具的疲勞破壞。3 鉆具組合及工藝研究 3 ． 1L型孔定 向注漿孔鉆進技 術對鉆具組合 的要求 ( 1 )滿足注漿鉆孔鉆進 的精度要求 。( 2 )應 滿足 L型鉆 孔 滑動 一復 合鉆 進方 式 技 術要求 。( 3 )造 斜率

11、能 達到 4 ． 5 。 ／ 3 0m，并 能承 受彎 曲 鉆進工況 。( 4 )滿足鉆頭鉆壓要求 。( 5 )能順利排 出巖粉 、巖 屑等 。( 6 ) 鉆具能順利提升下放。3 ． 2L型 鉆孔 斜孔段 鉆 具 組合試 驗研 究 為研究 最佳 的鉆具組合 方式 ，設計 了如 下幾種 鉆具組合進行試 驗 ：( 1 )1 1 8mm 牙 輪 鉆 頭 (或 P DC鉆 頭 )+9 5m m 螺桿 +1 0 5m m 無磁鉆鋌 +1 0 5m

12、m 鉆 鋌 +7 3m i l l 鉆桿。 在實際使用中， 整套鉆具中螺桿、1 4 2童 媳晨 斜技 2 0 1 5 年 第 7 期( a )井斜 角小 于4 5 “ ~ i 具組合 ( b )井斜角太 于4 5 。 鉆 冥組合 1 ． 中1 3 3 m i l l 鉆 頭；2 ．1 0 5 m m 螺桿 ；3 ． 中1 0 5 mi l l 無磁鉆 鋌；4 ． 懸掛接頭 ；5 ． q b 7 3 mm高強度鉆桿 ；6 ． 中1 0

13、 5 l ' n l n 鉆 鋌 圖 1造斜段和水平段鉆具組合 的部 分 ，通過 理論分 析與實踐 應用 的結 合 ，不 斷在 工程施工 中進 行完善和發(fā)展 。( 1 ) 鉆頭的使用，由最初的單牙輪鉆頭，發(fā) 展到三牙輪鉆頭 ，再到 P D C鉆頭 ，鉆進效率提高了 1 倍 ， 單個鉆頭的成本卻下降了 8 0 ％。( 2) 鉆 具組合不 斷優(yōu) 化 ，由 4根鉆鋌 減少到 2根鉆鋌 ，更好 地配合螺桿鉆具定 向鉆進 的需要 ；( 3

14、) L型鉆孔 的定 向鉆進方式 由滑動鉆進發(fā)展 到復合 鉆進 ，而且 ，鉆機 的轉 速也 降到 了 2 0r ／ mi n以下 。通過鉆具組合合理配置和鉆孔工藝科學應用，提高了L型注漿孔的施工質量，節(jié)約了工程施工成 本 ，產生了良好的社會經(jīng)濟效益?！?參 考文獻 】[ 1 ]唐 向陽 ，劉 志偉 ． 水平 井鉆 井 的幾個基 本理論 問題再探討 [ J ] ． 鉆 采工藝 ， 2 0 0 4 ， 3 1 ( 3 ) ：9 — 1 2 ．

15、[ 2 ]劉 書杰，張基偉 ． 井下巷道 圍巖加 固的地 面預 注 漿工 藝研 究 [ J ] ． 采礦技術 ， 2 0 1 3 ， 1 3 ( 3 ) ： 5 3 — 5 4 ．[ 3 ]胡 以寶 ，狄 勤豐 ，李 漢興 ． 帶 旋轉導 向工具底 部 鉆具 組合 的動力 學特性 分析及參 數(shù)優(yōu) 化 [ J ]． 石油鉆采工 藝，2 0 1 1 ，3 3( 2)：8 - 1 1 ．[ 4 ]趙 永哲 ． 礦 用近水 平定 向鉆進螺 桿鉆

16、具 組合孔 斜 力參數(shù)敏 感性 分析 [ J ] ． 煤炭 工程 ，2 0 1 3( 1 1 )：1 2 3 -1 2 5 ．[ 5 ]尹虎，李黔 ． 單鐘擺鉆具組合受高鉆壓作 用的力學特性分析 [ J ] ． 西部探礦 工程 ， 2 0 1 0( 6 )： 7 1 — 7 3 ．( 上接 第 1 3 9頁 )( 1 ) 水泥注漿工藝流程： 水泥漿按配比 要求，攪拌后送入儲漿桶 內，經(jīng)注漿泵吸管吸入注漿泵，再經(jīng)出漿高壓管注入注漿鉆孔。R

17、 S S注漿 工藝 流程 ( 圖 1 )：按 R S S 堵 水 材料 漿 液配 比，直接 吸漿 換管放到 RS S堵水材料桶 內 ，通過吸漿管將漿液吸入注漿泵，注漿經(jīng)出漿高壓管 混合注入鉆孔 。圖 1 注 漿 ． Y - 藝 流 程 ( 2 ) 管路耐壓試驗 當注漿整套 系統(tǒng)安裝 完畢后 ，開泵 打清水 ，逐 漸 加 壓 到 壓 力 表 升 到 0 ． 3MP a ，并 維 持 1 O ～ 1 5mi n不泄壓 為合 格。( 3) 含

18、水 層壓水試驗 管路 耐壓合 格后 ，將 水管 閘閥打開 ，對含水 層 做 壓水試 驗。據(jù)壓水 試驗 資料 中，單位 鉆孔 吸水 量 確定 漿液起始濃度 和各 種系數(shù) 。并繪制 P — Q曲線 圖 分析；壓水試驗結束并符合要求后 ，立即注漿 。注 漿時一般先注少量后逐級加 大。( 4 )注漿作業(yè) 根據(jù)水泵 的壓水 流量 ，決 定注漿 孔 的起始 濃度 及凝結 時間 。按 注漿材料 的配制方法 配制所需 的漿 液 ，然后 開始注漿 ，當漿

19、 液注入滲水 裂 隙后 ，注漿 人員要 根據(jù)注 漿壓力表 的變化 以及注漿 量 的變化 ，對各項注漿參數(shù)進行控制和調整。( 5 ) 注漿記錄的整理 由驗 收員現(xiàn)場記 錄注漿 時 間和壓力等 數(shù)據(jù) ，然 后技 術員把 全部記 錄數(shù) 據(jù)整理 歸納 ，并 上報存 檔 ，為檢查分析 注漿效果 提供依據(jù) 。5 注 漿效 果分 析 ( 1 )在 整個 注漿 過 程 中 ，各 孑 L 各次 注漿 壓 力 隨著注漿孑 L 數(shù) 的增 多 ，注漿壓 力越來

20、越 高 ，則 說 明 巖層裂隙被充填堵實，注漿效果較好。( 2)隨著 注漿 的過 程 ，后期 孔 的注 漿量 比前 期孑 L 有 明顯 的減少 ，說 明帷幕逐 漸形成 。( 3 )注漿 過程 注漿 孑 L 涌水 量 由大 到小 逐 漸減 少 ，最后接近或達到結束注 漿的標 準 。( 4 )工 程 結束 后 ，治 理段 頂 幫無 淋 水現(xiàn) 象 ，預 留的大 出水 點集 中至導水 管 ，集 中安設導水管路 ，排至臨 時水倉 ，完全 達到了預