煤礦井下鉆探技術(shù)

煤礦井下鉆探技術(shù)永貴能源開發(fā)有限責(zé)任公司二〇一三年十二月十九日1前言1、不要昧著良心干活。2、要思索他人的平安。3、杜絕〔1〕真的“假孔〞〔2〕假的“真孔〞2第一節(jié)巖石概念一、巖石概念巖石是一種或一種以上礦物組成的集合體，具有一定的構(gòu)造、構(gòu)造特征，是地質(zhì)作用的產(chǎn)物。巖石普通具有以下幾個特點(diǎn)：1、大多數(shù)巖石是礦物的天然集合體，由一種或多種礦物按一定方式結(jié)合而成。2、巖石具有一定的構(gòu)造、構(gòu)造特征。3、巖石是地球構(gòu)成開展過程中地質(zhì)作用的產(chǎn)物。巖石的化學(xué)成分、礦物成分、構(gòu)造、構(gòu)造及外形特征等均與地質(zhì)作用親密相關(guān)。巖石也是構(gòu)成各種地質(zhì)構(gòu)造和地貌的物質(zhì)根底。了解巖石的構(gòu)造與構(gòu)造特征，有助于分析鉆孔鉆進(jìn)巖性、分析目的層位的地質(zhì)、水文地質(zhì)及瓦斯地質(zhì)特征，有利于提早對水害防治及煤與瓦斯突出防治做預(yù)備。

第一章地質(zhì)根底知識

3第一節(jié)巖石概念二、巖石的分類巖石按照成因可以分為巖漿巖、堆積巖、蛻變巖三大類。1、火成巖火成巖，亦稱為巖漿巖，是高溫熔融形狀的巖漿侵入到地殼不同深度或噴出地表冷凝而構(gòu)成的巖石。2、堆積巖堆積巖是由早期構(gòu)成的巖石〔母巖，如巖漿巖、堆積巖、蛻變巖〕經(jīng)過風(fēng)化、剝蝕、搬運(yùn)后，在一定地質(zhì)條件下堆積、固結(jié)成巖而構(gòu)成的新巖石。煤層是由古代植物的構(gòu)成可以熄滅的堆積巖層。堆積巖是煤礦地質(zhì)研討的主要巖石。3、蛻變巖地殼上已構(gòu)成的巖石〔巖漿巖、堆積巖和蛻變巖〕，由于高溫、高壓和外來物質(zhì)的滲入，而引起其化學(xué)成分，構(gòu)造及構(gòu)造的改動構(gòu)成的新巖石。地球外表的巖石以堆積巖為主，約占地殼面積的75%，海洋底幾乎全部為堆積巖覆蓋。地殼較深處和上地幔的上部主要由火成巖和蛻變巖組成?；鸪蓭r占整個地殼體積的64.7%，蛻變巖占27.4%，堆積巖占7.9%。雖然三大類巖石在成因和特征上有嚴(yán)厲的區(qū)分界限，但相互之間存在過渡的關(guān)系。例如在礦井井下火成巖侵入處，存在蛻變巖與堆積巖之間的漸變過程。在地球的開展演化過程中，由于地質(zhì)作用的復(fù)雜性、多期性和漫長性，三大類巖石之間可以相互轉(zhuǎn)化的。

第一章地質(zhì)根底知識

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第一章地質(zhì)根底知識

第一節(jié)巖石概念三、巖石的硬度巖石的硬度是反映巖石抵抗外部物體壓入〔侵入〕其外表的才干。硬度與抗壓強(qiáng)度有聯(lián)絡(luò)，但又有很大區(qū)別?？箟簭?qiáng)度是固體抵抗整體破壞時的阻力，而硬度那么是固體外表對另一物體部分壓入或侵入時的阻力。因此，硬度目的更接近于鉆掘過程的實(shí)踐情況。由于回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)中，巖石破碎工具在巖石外表挪動時，是在部分侵入〔能夠非常微小〕的同時使巖石發(fā)生剪切破碎。工具壓入巖石是很難的，而壓入后剪切破巖卻較容易。所以我們說，硬度對鉆掘工程而言是一個主要力學(xué)性能參數(shù)。影響巖石硬度的要素也可分為自然要素和工藝要素兩大類：〔1〕巖石中石英及其他鞏固礦物或碎屑含量愈多，膠結(jié)物的硬度越大，巖石的顆粒越細(xì)，構(gòu)造越致密，那么巖石的硬度越大。而孔隙度高，密度低，裂隙發(fā)育的巖石硬度將會降低?！?〕巖石的硬度具有明顯的各向異性。但層理對巖石硬度的影響正好與對巖石強(qiáng)度的影響相反。垂直于層理方向的硬度值最小，平行于層理的硬度最大，兩者之間可相差1.05～1.8倍。巖石硬度的各向異性可以很好地解釋鉆孔彎曲的緣由和規(guī)律，并可利用這一景象來實(shí)施定向鉆進(jìn)?！?〕在各向均勻緊縮的條件下，巖石的硬度添加。在常壓下硬度越低的巖石，隨著圍壓增大，其硬度值增長越快?！?〕普通而言，隨著加載速度添加，將導(dǎo)致巖石的塑性系數(shù)降低，硬度添加。巖石硬度可分為普氏硬度和摩氏硬度。系數(shù)分為普氏硬度系數(shù)和摩氏硬度系數(shù)。5

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第一節(jié)巖石概念三、巖石的硬度巖石硬度可分為普氏硬度和摩氏硬度。系數(shù)分為普氏硬度系數(shù)和摩氏硬度系數(shù)。1、普氏硬度普氏硬度的大小是用鞏固性系數(shù)表示，又叫硬度系數(shù)，也叫普氏硬度系數(shù)f值。

f=R/100

式中：f—普氏硬度系數(shù)，無因次；R—為巖石規(guī)范試樣的單向極限抗壓強(qiáng)度值，kg/cm2。通常用的普氏巖石分及法就是根據(jù)鞏固性系數(shù)來進(jìn)展巖石分級的，如：〔1〕極鞏固巖石f=15～20〔鞏固的花崗巖，石灰?guī)r，石英巖等〕〔2〕鞏固巖石f=8～10〔如不鞏固的花崗巖，鞏固的砂巖等〕〔3〕中等鞏固巖石f=4～6〔如普通砂巖，鐵礦等〕〔4〕軟巖石f=0.8～3〔如黃土、僅為0.3〕礦巖的鞏固性也是一種抵抗外力的性質(zhì)，但它與礦巖的強(qiáng)度卻是兩種不同的概念。6第一節(jié)巖石概念三、巖石的硬度2、摩氏硬度摩氏硬度是由德國的礦物學(xué)家摩氏(Frederich

Mohs)首先提出來的，作為評判礦物硬度的規(guī)范。運(yùn)用劃痕法將棱錐形金剛鉆針刻劃所試礦物的外表而發(fā)生劃痕，

用測得的劃痕的深度分十級來表示硬度。最軟者為滑石，最硬者為金剛石，共有十種礦物，定為十級，分別為：滑石1〔硬度最小〕，石膏2，方解石3，螢石4，磷灰石5，正長石6，石英7，黃玉8，剛玉9，金剛石10。硬度值并非絕對硬度值，而是按硬度的順序表示的值。莫氏硬度僅為相對硬度，比較粗略。雖滑石的硬度為1，金剛石為10，剛玉為9，但經(jīng)顯微硬度計測得的絕對硬度，金剛石為滑石的4192倍，剛玉為滑石的442倍。莫氏硬度運(yùn)用方便，野外作業(yè)時常采用。

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第一節(jié)巖石概念四、巖石的鉆屑〔巖芯粉〕特征灰?guī)r砂巖泥巖砂質(zhì)泥巖與泥質(zhì)砂巖8第二節(jié)地質(zhì)構(gòu)造一、地質(zhì)構(gòu)造的概念地質(zhì)構(gòu)造〔簡稱構(gòu)造〕是指在地殼運(yùn)動的作用下，巖層改動原始的埋藏形狀〔原始形狀普通呈程度或近程度且在一定范圍內(nèi)延續(xù)完好〕所產(chǎn)生的變形或變位的形跡。二、地質(zhì)構(gòu)造的類型地質(zhì)構(gòu)造的表現(xiàn)方式是多種多樣的，有簡單的，也有復(fù)雜的。就簡單的而言，在一定范圍〔一個井田或一個礦區(qū)〕內(nèi)，可歸納為單斜構(gòu)造、褶皺構(gòu)造和斷裂構(gòu)造三種根本類型，如“圖地質(zhì)構(gòu)造類型表示圖〞。

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第三節(jié)巖層產(chǎn)狀及其表示方法一、巖層產(chǎn)狀要素巖〔煤〕層的產(chǎn)狀是巖〔煤〕層在空間的產(chǎn)出形狀和方位，可用巖層面在空間的方位與程度面的關(guān)系確定。通常以巖〔煤〕層的走向、傾向和傾角表示，見“圖巖層的產(chǎn)狀要素〞。巖層產(chǎn)狀要素就是用來闡明巖層產(chǎn)狀的參數(shù)。走向、傾向和傾角稱為產(chǎn)狀三要素。10

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第三節(jié)巖層產(chǎn)狀及其表示方法二、巖層產(chǎn)狀要素的測定方法〔一〕丈量儀器—地質(zhì)羅盤11第三節(jié)巖層產(chǎn)狀及其表示方法三、巖層產(chǎn)狀要素的表示方法傾向可只表述方向，而不表述角度。如巖層傾向南東，傾角為21°時，用象限角表述其產(chǎn)狀為N25°E、SE∠21°〔即走向、傾向傾角〕或N25°E〔或25°〕、∠21°SE〔即走向、傾角傾向〕。由于傾向與走向垂直且方位獨(dú)一，知傾向就可以計算出走向。因此，普通情況下只表述巖層的傾向和傾角，表述方法為“傾向傾角〞，上述巖層產(chǎn)狀普通表述為115°∠21°〔或SE65°∠21°〕。

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第四節(jié)煤層底板等高線圖一、煤層底板等高線及煤層底板等高線圖煤層底板等高線是在勘探及礦井消費(fèi)中，根據(jù)鉆孔孔口標(biāo)高及煤層深度計算或經(jīng)過井上、下丈量獲得的煤層底板標(biāo)高相等的點(diǎn)的連線。煤層底板等高線圖是將不同標(biāo)高的煤層底板等高線按相等的標(biāo)高差垂直投影到程度面上，并按照一定的比例尺繪制剖面圖，比例尺范圍普通1：:1000～1:10000。二、不同構(gòu)造在煤層底板等高線圖中的表現(xiàn)方式13

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第四節(jié)煤層底板等高線圖二、不同構(gòu)造在煤層底板等高線圖中的表現(xiàn)方式14

第二章井下鉆孔

第一節(jié)井下鉆孔根底知識一、鉆孔要素〔一〕鉆孔三要素井下鉆孔參數(shù)主要有三個：鉆孔方位，鉆孔傾角及鉆孔深度，鉆孔參數(shù)的表示方法為：鉆孔編號、鉆孔方位、鉆孔傾角及鉆孔孔深的組合，如“圖鉆孔參數(shù)表示圖〞所示〔由于鉆孔布置平面圖中方位一定，往往僅標(biāo)明鉆孔傾角與孔深兩個要素〕，其次還有鉆孔孔徑等。鉆孔設(shè)計中必需明確鉆孔的三個參數(shù)，井下現(xiàn)場施工中才干根據(jù)設(shè)計進(jìn)展鉆孔參數(shù)的標(biāo)定及施工任務(wù)?！捕炽@孔其它參數(shù)1、孔口位置在井下進(jìn)展重要鉆探工程時，往往需求設(shè)計鉆孔孔口〔開孔〕坐標(biāo)，甚至鉆孔終孔坐標(biāo)〔以X表示經(jīng)線，Y表示緯線，Z表示海拔標(biāo)高〕，以反映了鉆孔開場位置以及終止位置。對于礦井井下大量施工的鉆孔，往往只標(biāo)明鉆孔的位置，如1#鉆孔孔口位于某某巷道下順槽5#丈量點(diǎn)前21m迎頭，間隔左幫1.5m，間隔頂板1.6m。2、鉆孔孔徑鉆孔設(shè)計中應(yīng)注明鉆孔孔徑，鉆孔孔徑主要根據(jù)鉆頭規(guī)格確定，從小到大為75mm、91mm、110mm、130mm、150mm、170mm。15

第二章井下鉆孔

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第二章井下鉆孔

第一節(jié)井下鉆孔根底知識二、垂直投影法繪制鉆孔垂直、程度平面圖垂直投影是平面制圖采用的一種幾何投影方式，將空間鉆孔沿鉛垂線投影到程度面上，得到鉆孔在程度面上的平面位置，構(gòu)成程度面上的相應(yīng)平面圖形。平面圖形中鉆孔投影較空間傾斜鉆孔長度小，程度鉆孔投影后與平面圖中的大小一致。垂直投影繪制圖形的根本方法為，由鉆孔開口點(diǎn)和終孔點(diǎn)向程度面〔垂直面〕作垂線，垂直于程度面，銜接兩點(diǎn)，即可得到鉆孔的平面圖形，如“圖垂直投影法繪制鉆孔豎直、程度平面圖〞所示。17

第二章井下鉆孔

第一節(jié)井下鉆孔根底知識18

第二章井下鉆孔

第二節(jié)井下鉆孔要素確定一、鉆孔要素確定〔一〕鉆孔方位設(shè)計〔二〕鉆孔傾角計算1、三角函數(shù)〔配協(xié)作圖〕法〔1〕垂直煤層走向鉆孔的傾角、孔深計算1〕順層施工鉆孔傾角計算順層施工的鉆孔傾角與地層傾角一致。2〕穿層施工鉆孔傾角計算垂直于煤層走向的鉆孔傾角β、孔深H分布按下式計算，各參數(shù)如“圖垂直煤層走向鉆孔傾角、孔深計算參數(shù)圖〞所示。19

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第二節(jié)井下鉆孔要素確定一、鉆孔要素確定〔二〕鉆孔傾角計算20

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第二節(jié)井下鉆孔要素確定一、鉆孔要素確定〔二〕鉆孔傾角計算1、三角函數(shù)〔配協(xié)作圖〕法〔2〕斜交煤層走向鉆孔傾角、孔深計算圖斜交煤層走向的鉆孔傾角β、孔深H分別按下式計算，各參數(shù)如“圖斜交煤層走向鉆孔傾角、孔深計算參數(shù)圖〞所示。21

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第二節(jié)井下鉆孔要素確定一、鉆孔要素確定〔二〕鉆孔傾角計算2、高差—長度計算法在煤層底板等高線圖上，根據(jù)鉆孔終點(diǎn)煤層底板等高線的高程和鉆孔孔口高程計算出高差L，在圖上量出鉆孔投影的長度h，那么可計算出孔深H。計算公式如下，各參數(shù)如“圖高差-長度計算鉆孔傾角、孔深參數(shù)圖〞所示。22

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第二節(jié)井下鉆孔要素確定二、井下現(xiàn)場鉆孔要素標(biāo)定方法1、鉆孔方位井下標(biāo)定井下標(biāo)定鉆孔方位，普通采用以下幾種方法〔1〕儀器丈量法〔2〕中線延伸法〔3〕三角函數(shù)法例如：一鉆孔方位為121°，巷道施工方位為92°，鉆孔在巷道右?guī)烷_口。那么：鉆孔與巷道的夾角為29°，sin29°=0.48；井下運(yùn)用鉆桿長度為0.76m，那么鉆桿末端間隔巷道右?guī)偷拈g隔為0.76×0.48=0.36m，該鉆進(jìn)方向即為鉆孔設(shè)計方位。2、鉆孔傾角井下標(biāo)定方法井下鉆孔傾角普通采用坡度尺或羅盤直接進(jìn)展丈量標(biāo)定，該方法方便、便利，且易于操作。23

第二章井下鉆孔

第二節(jié)井下鉆孔要素確定三、鉆孔孔深丈量鉆孔孔深是指從鉆孔孔口到鉆孔孔底的長度。在井下鉆探過程中普通采用進(jìn)尺〔鉆桿長度〕標(biāo)明鉆孔深度，鉆孔進(jìn)尺可分為鉆孔總進(jìn)尺、殘尺和凈進(jìn)尺三類，如“圖鉆孔進(jìn)尺表示圖〞。孔深〔凈進(jìn)尺〕就是總進(jìn)尺與殘尺的差值。1、總進(jìn)尺總進(jìn)尺是指從安裝到鉆機(jī)上的最后一根鉆桿到鉆孔孔底第一根鉆桿長度之和。2、殘尺殘尺是指從安裝到鉆機(jī)上的最后一根鉆桿到鉆孔孔口的長度。3、凈進(jìn)尺〔孔深〕凈進(jìn)尺，也就是孔深，是指從鉆孔孔口到孔底一切鉆桿的長度。三種進(jìn)尺主要是井下現(xiàn)場用來記錄加減鉆桿情況，方便原始記錄填寫，是考核各施工小組〔班〕鉆進(jìn)情況的根據(jù)。24

第二章井下鉆孔

第二節(jié)井下鉆孔要素確定三、鉆孔孔深丈量25

第二章井下鉆孔

第二節(jié)井下鉆孔要素確定四、鉆孔孔徑〔一〕防突鉆孔孔徑確定在進(jìn)展瓦斯抽采時，鉆孔流量與鉆孔半徑、鉆孔抽采半徑、煤層透氣性系數(shù)和煤層厚度有以下關(guān)系：鉆孔直徑該當(dāng)根據(jù)煤層賦存條件、地質(zhì)構(gòu)造和瓦斯情況確定，普通為75～120mm，地質(zhì)條件變化猛烈地帶也可采用直徑42～75mm的鉆孔。假設(shè)鉆孔直徑超越120mm時，必需采用專門的鉆進(jìn)設(shè)備和制定專門的施工平安措施。26

第二章井下鉆孔

第二節(jié)井下鉆孔要素確定四、鉆孔孔徑〔二〕探放水鉆孔孔徑確實(shí)定鉆孔孔徑確實(shí)定是根據(jù)平安及消費(fèi)相關(guān)要求確定的。如<煤礦防治水規(guī)定>規(guī)定“探水鉆孔除兼作堵水或者疏水用的鉆孔外，終孔孔徑普通不得大于75mm〞。但實(shí)踐任務(wù)中疏放水鉆孔的孔徑是根據(jù)需求疏放的總放水量〔Q〕、放水時間〔H〕、單位時間的放水量〔q〕、放水地點(diǎn)的排水才干〔Q排〕等綜合要素，進(jìn)展確定放水鉆孔孔徑的。普通說來，放水鉆孔的孔徑以不超越127mm宜。單孔涌水量可采用下述公式計算：27第一節(jié)鉆機(jī)一、ZDY系列鉆機(jī)1、鉆機(jī)型號釋義型號：ZDYXXXX〔S〕Z—鉆機(jī)D—動力頭式Y(jié)—液壓傳動XXXX—主軸最大額定轉(zhuǎn)矩N·mS—雙泵系統(tǒng)2、鉆機(jī)構(gòu)造鉆機(jī)整體構(gòu)造：主機(jī)〔座架、動力頭、夾持器、立柱和鉆具等〕、支配臺、泵站三大部分組成。

第三章井下鉆探設(shè)備

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第三章井下鉆探設(shè)備

主機(jī)操作臺泵站29

第三章井下鉆探設(shè)備

第一節(jié)鉆機(jī)一、ZDY系列鉆機(jī)3、鉆機(jī)型號主要型號：ZDY750型、ZDY1200型、ZDY1250型、ZDY1900S型、ZDY-2300型等型號二、ZL〔J〕系列鉆機(jī)1、鉆機(jī)型號釋義型號：ZL〔J〕－XXXXZ—鉆機(jī)L—立軸式J—機(jī)械式XXXX—主軸最大額定轉(zhuǎn)矩N·m2、鉆機(jī)構(gòu)造ZL系列鉆機(jī)主要由動力頭、變速箱、絞車、制動閘、底架、支配臺和鉆具等七部分組成。30

第三章井下鉆探設(shè)備

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第三章井下鉆探設(shè)備

第一節(jié)鉆機(jī)二、ZL〔J〕系列鉆機(jī)3、鉆機(jī)型號主要型號：ZL750型、ZDY1200型、ZDY1250型、ZDY1900S型、ZDY-2300型等型號三、ZDY履帶式鉆機(jī)1、鉆機(jī)型號釋義型號：ZDYXXXXL〔D〕Z—鉆機(jī)D—動力頭式Y(jié)—液壓傳動XXXX—主軸最大額定轉(zhuǎn)矩N·mL〔D〕—履帶式2、鉆機(jī)構(gòu)造本鉆機(jī)采用整體式布置，全機(jī)由主機(jī)、泵站、支配臺和履帶車體四大部分，各部分之間用軟管銜接。32

第三章井下鉆探設(shè)備

主機(jī)泵站支配臺履帶車體33

第三章井下鉆探設(shè)備

第一節(jié)鉆機(jī)三、ZDY履帶式鉆機(jī)3、鉆機(jī)型號主要型號：ZDY1200L型、ZDY2600L型、ZDY3200L型、ZDY4200L型、ZDY6000L型等型號34

第三章井下鉆探設(shè)備

第二節(jié)鉆頭、鉆桿及其它一、鉆頭〔一〕分類1、根據(jù)用途分類取芯鉆頭和不取芯鉆頭2、根據(jù)破巖方式分類孕鑲鉆頭、表鑲鉆頭、牙輪鉆頭：以研磨和壓裂方式破碎巖石PDC鉆頭：以剪切方式破碎巖石3、根據(jù)制造資料分類合金鉆頭、金剛石鉆頭、人造金剛石〔PDC鉆頭〕4、PDC鉆頭胎體式PDC鉆頭、剛體式PDC鉆頭。PDC鉆頭制造工藝簡單，消費(fèi)效率高。PDC鉆頭主要由鉆頭體、切削齒、噴嘴、保徑面和接頭等組成主要適用于中硬及軟巖石。35第二節(jié)鉆頭、鉆桿及其它一、鉆頭〔二〕鉆頭規(guī)格巖芯鉆探中運(yùn)用的鉆頭規(guī)格只需有：46、59、75、91、110、130、150、170mm等多種規(guī)格。二、鉆桿1、鉆桿主要有外平式鉆桿及螺旋鉆桿兩類2、鉆桿的銜接方式有：外平式鉆桿：聯(lián)接式鉆桿〔鉆桿間直接銜接〕、焊接式聯(lián)接鉆桿〔利用接箍銜接〕螺旋鉆桿：螺紋聯(lián)接、法蘭聯(lián)接、插銷聯(lián)接鉆桿規(guī)格：直徑：42、50、63.5mm；三、巖芯管巖芯管在鉆進(jìn)時起收容巖芯和導(dǎo)向作用。巖芯鉆探中運(yùn)用的鉆頭規(guī)格只需有：44、57、73、89、108、127、146、168mm等多種規(guī)格。四、注漿設(shè)備

第三章井下鉆探設(shè)備

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第四章井下鉆孔施工技術(shù)

第一節(jié)鉆孔施工方法鉆探常用的鉆進(jìn)方法有：硬質(zhì)合金鉆進(jìn)、鋼粒鉆進(jìn)、金剛石鉆進(jìn)和沖擊—回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)等幾種鉆進(jìn)方法。煤礦井下常用的鉆進(jìn)方式有硬質(zhì)合金鉆進(jìn)、金剛石鉆進(jìn)和沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)。一、硬質(zhì)合金鉆進(jìn)硬質(zhì)合金鉆進(jìn)是把不同幾何外形和一定尺寸的硬質(zhì)合金塊，按照一定要求鑲嵌在鉆頭體上，并按一定鉆進(jìn)規(guī)程破碎巖石而鉆孔的方法。硬質(zhì)合金鉆進(jìn)的優(yōu)點(diǎn)是：在軟巖及中硬巖石中鉆進(jìn)效率高，鉆進(jìn)質(zhì)量好，鉆探資料耗費(fèi)少，本錢低，鉆進(jìn)操作簡便，鉆探方法靈敏，運(yùn)用范圍廣泛。這是礦上主要施工鉆孔方法。二、金剛石鉆進(jìn)金剛石鉆進(jìn)比其它鉆進(jìn)方法有許多優(yōu)越性，它具有鉆進(jìn)效率高、鉆探質(zhì)量好、孔內(nèi)事故少、鋼材耗費(fèi)少、本錢低及運(yùn)用范圍廣等特點(diǎn)。二、沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)37

第四章井下鉆孔施工技術(shù)

第二節(jié)鉆孔封孔技術(shù)一、抽采鉆孔封孔技術(shù)1、黃泥、水泥〔砂漿〕法封孔技術(shù)38第二節(jié)鉆孔封孔技術(shù)一、抽采鉆孔封孔技術(shù)2、化學(xué)藥劑〔聚氨酯、馬麗散〕封孔技術(shù)聚氨酯與馬麗散均為雙組分有機(jī)高分子資料，其具有耐久性好，不收縮、膨脹性大、粘結(jié)力強(qiáng)、密封性好及阻燃性好等特點(diǎn)。在礦下運(yùn)用時將A膠和B膠按一定的比例〔普通情況下是1：1的體積比〕，產(chǎn)生聚合反響，構(gòu)成固體加固充填物。3、封孔器封孔

第四章井下鉆孔施工技術(shù)

39第二節(jié)鉆孔封孔技術(shù)一、抽采鉆孔封孔技術(shù)4、二次封孔技術(shù)二次封孔技術(shù)是中國礦業(yè)研討推行的瓦斯抽采鉆孔的一種鉆孔封孔方法，該方法分兩次進(jìn)展鉆孔封孔，以提高瓦斯抽采的濃度與數(shù)量。第一次封孔時，間隔孔口2～3m處及封孔管末端各纏繞上棉紗，中間注入賽瑞高分子資料進(jìn)展封孔，如“圖二次封孔鉆孔構(gòu)造表示圖〞。

第四章井下鉆孔施工技術(shù)

40第二節(jié)鉆孔封孔技術(shù)一、抽采鉆孔封孔技術(shù)5、三步封孔法〔注漿封孔〕三步封孔法是河南煤業(yè)化工集團(tuán)永煤公司永貴能源轎子山煤礦在處理突出煤層瓦斯抽采濃度偏低，煤層突出目的衰減速度較慢，嚴(yán)重制約了礦井平安消費(fèi)的情況下，經(jīng)過大量的科研攻關(guān)研討出的一種封孔技術(shù)。該技術(shù)抑制了因封孔質(zhì)量呵斥的負(fù)壓損失問題，保證了鉆孔長期繼續(xù)地抽采高濃度瓦斯。

三步封孔法的根本原理是，利用封孔袋內(nèi)裝入膨脹系數(shù)較大的馬麗散溶液〔A、B膠混合液〕，封住封孔管兩端〔圖三步封孔法瓦斯抽采鉆孔構(gòu)造表示圖〕，利用塑狀水泥封住鉆孔孔口，經(jīng)過注漿管用注漿泵在封孔袋封鎖的空間內(nèi)注入混合有膨脹劑的水泥漿。因注漿泵采用壓風(fēng)進(jìn)展注漿，水泥漿經(jīng)過裂隙滲入鉆孔圍巖裂隙中，防止了空氣經(jīng)過鉆孔圍巖裂隙進(jìn)入鉆孔而導(dǎo)致的瓦斯抽采濃度降低的景象。三步封孔法在封孔過程中分為三個步驟：第一步是在固定在封孔管上的封孔袋〔外面的封孔袋同時固定注漿管〕內(nèi)裝入A膠、B膠混合物〔馬麗散〕，迅速插入鉆孔內(nèi)；第二步，待A膠、B膠混合物〔馬麗散〕凝固到達(dá)強(qiáng)度后，在孔口處用塑狀水泥〔加速凝劑〕封堵孔口，并用木棍把水泥搗實(shí)；第三步，待水泥及馬麗散均到達(dá)強(qiáng)度后，用注漿泵把水泥漿及膨脹劑的混合溶液注入兩封孔袋之間的空間中，等到注漿泵壓力表與風(fēng)壓相近時，注漿終了。

第四章井下鉆孔施工技術(shù)

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第四章井下鉆孔施工技術(shù)

42第二節(jié)鉆孔封孔技術(shù)二、承壓鉆孔封孔技術(shù)要求在測定煤層瓦斯壓力、含水層水頭壓力時，均需求進(jìn)展下套管變徑進(jìn)展鉆孔的施工，套管固定需求采用高壓注漿的方式進(jìn)展封孔。1、承壓鉆孔套管長度瓦斯測壓鉆孔封孔長度表瓦斯壓力或水壓（MPa）封孔長度（m）瓦斯壓力或水壓（MPa）封孔長度（m）＜1.0＞52.0-3.0＞151.0-2.0＞10＞3.0＞20

第四章井下鉆孔施工技術(shù)

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第四章井下鉆孔施工技術(shù)

第二節(jié)鉆孔封孔技術(shù)二、承壓鉆孔封孔技術(shù)要求2、封孔技術(shù)要求采用套管施工的鉆孔，開孔直徑應(yīng)大于套管直徑一個級別，待施工到設(shè)計孔深后，下入套管，進(jìn)展注漿封孔。套管一端預(yù)先焊接法蘭盤，以便與悶盤及注漿設(shè)備銜接。固定套管時，普通采用水泥—水玻璃混合漿液進(jìn)展。水泥漿濃度〔水灰分量比〕1：〔1～2〕，水玻璃采用35～40Be；水泥漿與水玻璃的體積比1：0.6~0.4。注漿時水泥漿濃度由稀到稠，水泥漿比重1.35～1.38t/m3，并視注漿情況、壓力情況及時進(jìn)展調(diào)整，確保注漿的延續(xù)性，假設(shè)鉆孔出現(xiàn)跑漿景象時采用間歇式注漿。注漿終了后注漿泵以濃漿封孔，注漿終孔壓力不得低于目的壓力的2.5~3倍，繼續(xù)時間不低于30min。注漿終了，待漿液凝固到達(dá)設(shè)計強(qiáng)度后，要進(jìn)展封孔質(zhì)量檢驗(yàn)。首先掃孔至正常巖石，然后用泵注清水進(jìn)展耐壓實(shí)驗(yàn)。注水壓力也應(yīng)大于標(biāo)壓力的2.5~3倍，以孔口周圍不滲水、且穩(wěn)壓大于30min；否那么要重新注漿，再次進(jìn)展耐壓實(shí)驗(yàn)。44

第五章鉆孔事故及處置

一、卡〔夾〕鉆事故1、所謂鉆具擠夾、卡阻就是常說的卡〔夾〕鉆。卡〔夾〕鉆是鉆具側(cè)部在孔內(nèi)被夾持住，既提不上來，又不能回轉(zhuǎn)，而且沖洗液不能暢通，多數(shù)情況下又蹩水景象；有時是鉆具頂部在孔內(nèi)卡住，提不上來，回轉(zhuǎn)時有阻力，甚至發(fā)生蹩車和卡死，但普通能通水。2、緣由：孔壁巖石掉塊、孔口掉物；巖層遇水膨脹，孔徑收縮；孔身彎曲，孔壁構(gòu)成“鍵槽〞在斜孔或彎曲孔段的凸出的弧形面上，經(jīng)常遭到鉆桿的磨刮。3、預(yù)兆：鉆具提動和轉(zhuǎn)動都有阻力，下鉆時經(jīng)常發(fā)生遇阻“擱淺〞；提鉆后巖心管和鉆頭有明顯擦痕，或粗徑鉆具闡明刮有巖泥、泥皮，取粉管內(nèi)掉塊增多，塊度增大；假設(shè)施工時掉塊卡、夾鉆，那么鉆進(jìn)時有蹩鉆景象，提動鉆具感到有勁；升降鉆具時，不是忽然卡住，開場往往可以活動一定間隔，普通情況下孔內(nèi)反水正常。假設(shè)是巖層錯動和巖層遇水膨脹縮徑卡鉆、夾鉆，除升降鉆具遇阻，回轉(zhuǎn)阻力添加外，還有蹩泵景象。巖芯與鉆頭或碎巖芯擠在鉆頭與孔壁之間時，鉆具回轉(zhuǎn)阻力較大，提動鉆具費(fèi)勁，但不蹩泵，能夠有驟然蹩鉆景象。45二、埋鉆事故鉆具在孔內(nèi)被巖粉、鉆粉沉埋或被孔壁坍塌物、流砂等埋住，不能轉(zhuǎn)動，不能提升，也不能通水時，叫埋鉆事故。1、緣由孔壁垮塌巖粉沉淀鉆孔中大量巖粉沉淀；層裂隙與孔壁裂隙，促使巖石膨脹、位移和解體。在孔內(nèi)無液柱反壓力平衡的情況下，很容易呵斥坍塌。2、預(yù)防鉆孔穿過松散破碎、容易坍塌的巖層或流砂層時，一定要采取有效的護(hù)壁措施。普通采用比重較大，失水量低，粘度適宜的泥漿就能處理問題，必要時還得運(yùn)用粘土球固壁、水泥固壁，直至下套管護(hù)孔;堅持水泵有足夠的泵量、泵壓；停鉆時間較長時及時鉆具提至平安孔段。

第五章鉆孔事故及處置

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第五章鉆孔事故及處置

三、飄鉆〔鉆孔彎曲〕事故鉆孔彎曲，是鉆具在回轉(zhuǎn)碎巖過程中偏離設(shè)計鉆孔方向而引起的。普通促使鉆孔偏斜的要素有兩個：一是鉆頭底面遭到偏斜力矩或鉆具遭到與設(shè)計鉆孔方向不一致的斜向力；二是孔壁對鉆具導(dǎo)向不夠或鉆具剛性差。呵斥鉆具偏斜的條件主要有：巖層的巖性及產(chǎn)狀、地質(zhì)構(gòu)造以及某些特殊地層等；鉆探設(shè)備的質(zhì)量及安裝、開孔鉆進(jìn)以及鉆具構(gòu)造尺寸等；鉆進(jìn)方法、鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)及操作技術(shù)等。產(chǎn)生鉆孔彎曲的緣由可以簡單歸納為：地質(zhì)構(gòu)造、施工技術(shù)和鉆進(jìn)工藝三個方面。〔一〕地質(zhì)構(gòu)造1、各向異性的巖層對有層理和片理構(gòu)造的巖石，當(dāng)外力垂直其層面或平行其片理作用時，它們表現(xiàn)的力學(xué)性質(zhì)目的是不一致的，稱為巖石的各向異性。47

第五章鉆孔事故及處置

三、飄鉆〔鉆孔彎曲〕事故〔一〕地質(zhì)構(gòu)造1、各向異性的巖層在層理和片理構(gòu)造的巖石中鉆進(jìn)時，由于層狀巖石的各向異性，鉆頭朝著鉆進(jìn)阻力最小的垂直于層面方向偏斜。因此，鉆孔的頂角和方位角都趨向垂直巖層層面方向彎曲。普通來說，火成巖體巖石的各向異性不明顯，鉆孔彎曲程度小些；蛻變巖類〔如片麻巖〕和層理發(fā)育的堆積巖〔如片巖、頁巖等〕的各向異性強(qiáng)，鉆孔飄鉆〔彎曲〕程度也大。2