浅析小H 径绳索取心偏斜补煤技术的研究与应用

浅析小H 径绳索取心偏斜补煤技术的研究与应用

以黑龙江省七台河国有矿山深部详查 S K _ -44 号孔补煤应用为例

许 长 顺

(黑龙江省煤 田地质一一 0 勘探 队 ， 黑龙 江 双鸭山 155100 )

摘 要 ： 在钻探施 工中， 由于某种原 因， 往往取 出的岩煤心采取率不够或打丢煤层 ， 严重影响对煤炭资源的评 价， 甚至可能造成钻

孔报废 。 因此 ， 在岩煤心采取率不足 、 质量不符合要求或打丢煤层的孔段 ， 必须进行补取岩煤心工作 。 我队在七 台河国有矿山新兴

区(一期 )深部煤炭详查 SK一 44 号孔在终孔物探测 井时 ， 发现在 469. 90m 至 471. 45m 将 39 号煤层有 0. 80m 厚的可采煤层被 打丢 ，

根据孔深位置， 研究和加工符合施工要求的偏斜器， 并按操作程序将偏斜器下到指定位置， 并在小孔径偏斜补取煤芯一次获得成

功 ， 取得 了较好的地质技术要 求及经济效益。

关键词 ： 偏斜 器; 偏斜 ; 补煤

在煤 田地质勘探施工 中， 采用偏斜 技术处理打丢打薄可采煤层

等质量问题 ， 能取得较好的地质成果和经济效益 。现结合 工程施工

实例 ， 浅析小孑 L径偏斜工艺技术的研究与应用 。

众所周知 ， 刚到一个新 的勘探区施工 ， 对地层变 化情 况不甚了

解 ， 加上钻机在施 _ 丁中一味的追求进尺 ， 极易打丢或打薄可采煤层 。

因此 ， 在避免工程量报废的情况下 ， 补打斜 孔补救 打丢或打薄可采

煤层显得极其重要 。

1 钻孑 L结构

该勘探区 SK 一 44 号孔设计孔 1430m ， 一开采用 q~130r nm 三翼无

芯合金钻 头开孑 L至 29. 95m 处见较完整岩石后 ， 下入 q~ 95m m x5 套管

12. 90m ，上部连接 t pl08m m x5 套管 4. 50m 二开换 q o80m m 金刚石绳

索取 心钻进至 l512. 80m 终孔。

2 施工设 备

采用 H X Y 一 6B 1 I 型液压钻机 ， 6135 型发 电机组 ， SG23 管 钻塔 ，

BW 一 250/ 60 型泥浆泵 。

3 偏斜器的选择与加工

SK 一 44 号 孑 L号孔 于 2010 年 6 月 20 日开工至 2010 年 9 月 30

日竣工 ， 但在终孑 L物探测井时 ， 发 现在 469. 90m 至 471. 45m 将 39 号

0. 80m 厚的可采煤层被打丢 ，按照钻孔设计任务书要求必须补取煤

芯 ， 这也是我 队从 2009 年推广小 口径绳 索取心第一次在 q~80m m 直

径的钻孑 L中补取煤芯 ， 刚开始下人常规的偏芯管 (用 q ~73m m 岩芯管

加_ T 的)， 楔面材料用汽车弓子煅成月牙形圆楔面 ， 偏芯管下部割成

锯齿形状 ， 锯齿要大些 ， 这样锯齿插 人隔离物 中才能卡牢偏芯管 ， 使

钻进中不至于改变方位 。但在该孔补煤过程中 ，由于钻杆连接的

q o75m m 苞米钻头在偏 芯楔斜面处不易偏斜 ，加 之较 长时间偏斜钻

进 ， 造成偏芯楔斜面被钻穿 ， 导致无法继续偏斜钻进 。 后来经多次研

究我们采用直径 q~ 78m m x1. 20m 的元钢加工 ，将楔面斜 度控制在 5

度之内， 同时偏芯楔楔面长度控制在 0. 90m 为宜 ， 将楔面刨成月牙

形 ， 并将楔顶制成 向外径方 向略微弯一些 ， 便宜于造斜钻头(q~ 75m m

苞米钻头 )可进入 月牙形 圆楔面 内， 保证钻具顺月牙形 圆楔面方 向

钻进 ， 但在月牙两端需用手持砂轮机将棱角磨光 ， 避免上下钻 和造

斜钻头在回转时相互刮动 ， 防止偏斜器发生位移。

4 补取煤芯前 的准备工作

4. 1 架桥

4. 1. 1 在“ 架桥” 位置以下 的原钻孔按封孔要求进行封 闭， 然后 ，

为保证一次牢固托住偏斜器 ，先用长 3— 3. 50m 的 q~ 73m m 岩芯管下

部装入 1— 2 股长约 190m m 对折的 6"37D 型单股钢丝绳 (37 根 )装

入岩芯管 ， 岩芯管上部依次装入谷草和长度大 于或小于钻孑 L直径的

废岩芯 ， 然后送入预定位置 ， 用泥浆泵将岩芯管内的钢丝绳 、 谷草和

废岩芯一同鼓入孑 L内， 这时利用钢丝绳张力和谷草膨胀力 ， 将废岩

芯托住 ， 然后上钻再下人专门的捣实钻具进行墩实 ， 达到能够托重

2 吨以上为止， 以保证偏斜器定位牢固不下窜， 证明“ 架桥” 成功。

4. 1. 2 下偏斜器前 ，可选用和偏斜器同径 同长 的钻具透孑 L 1— 2

次 ， 待畅通无阻后 ， 方把偏斜器下到“ 架桥” 位置。

4. 1_3 下偏斜器时速度要慢， 防止遇阻剪断销钉 ， 如遇阻必须 提

钻透孔 。

4. 1- 4 快到孑 L底时 ， 应缓缓 下到孔底 ， 量准机上余 尺 ， 确定无 误

后 ， 卡紧立轴加压 ， 剪断销钉(一般用 M 12一 M 14 销钉 )。

4. 2 偏斜钻具

4. 2. 1 下锥形占头挤压楔顶 ： 其作用是可使楔子头靠 紧孑 L壁 ， 便

于造斜钻头可靠进人月牙形 圆楔面内。

4. 2. 2 下偏斜钻具组合为造斜钻头 (q o75m m 苞米钻头 )+q o50m m

钻杆。 造斜钻头一般采用硬质合金钻头 ， 无外 出刃 ， 有利于导向和不

易钻坏月牙形圆楔面 。

5 补取煤芯

5. 1 偏斜钻进 ： 偏斜钻具到底后 ， 开车慢转 ， 中泵量 ， 钻 进参数

为 ： 转速 75— 10Of/ r a i n ， 钻压 4— 5kN ， 泵量 100 — 120L/ m in， 此时要注意

孑 L内情况 ， 防止霸车钻坏月牙形圆楔面。 钻进到楔面的一半后 ， 若钻

进平 稳 ， 钻 进参数应调整 为正常参数 ， 转速可达 150r/ m in， 按 压 7—

9kN ， 泵量 150— 200L/ r a i n ， 若导斜处岩石 比较软 ， 操作 时要严加控制 ，

进尺不宜过快 ; 钻进时要经 常提动 ， 以便修 正孑 L壁 ， 增大孑 L径 ， 减少

钻进阻力 ， 钻完月牙形 圆楔面(偏 芯楔楔面 )后 ， 再延伸钻进 0. 10—

0. 20m ， 偏斜钻进结束 ， 可换为预定 口径钻进。

5. 2 在偏芯楔斜面以下 0. 10— 0. 20m 处 ， 依次换用 0. 20m 、 0. 30m 、

0. 50m 、 0. 80m 长的 q~ 73m m 岩芯管连接 q~ 80m m 硬质合金有心钻头钻

进 ， 确认 已见完整岩石后 ， 逐 渐加 长 q~ 73m m 岩 芯管 ， 待接 近煤层顶

板换 $75 绳索取心钻具来补取煤芯 ，此次偏斜补取煤芯仅用 32 小

时时间 ， 而且补取煤芯质量达到地质设计要求。

6 偏斜孔钻进注意事项

6. 1 偏斜孔钻进中卡取岩芯要牢靠 ，提钻取芯时要严格 防止岩

芯脱落 ， 以免在扫芯过程 中扫出新孔或扫坏偏斜器。

6- 2 偏斜孔钻进中升降钻具时 ，要严防跑钻 ，若偏斜处遇阻不

下 ， 应上提钻具活动慢下 ， 严禁猛墩 和开车猛扫。如仍不能下入 ， 应

提钻换锥形钻头 ， 修整偏斜 口。

6. 3 下入的偏斜器 ， 必须保证下到预定位置 ， 并且下一些河沙或

其他卡料牢 固卡死 ， 防止钻进中变 向而找不 到新孑 L。

6. 4 偏斜钻进上下钻具 时， 钻头及岩芯管经过偏芯管位置时 ， 应

放慢速度 ， 匀速上下 ， 不能超之过急。

7 地质经济技术效果

SK一 44 号钻孑 L通过偏斜器进行偏斜钻进 ， 取得 了很好的地质资

料 ， 经过偏 斜器偏斜补救煤层 ， 使本孑 L煤芯采取率 由原 来的 70. 2%

提高到 95. 5%， 完全达到地质设计要求， 该孑 L经综合验收被评为甲

级 孔 。

通过偏斜钻进补救煤层证明 ，这种采用直径 q~ 78m m x1. 20m 的

元钢加工成的月牙形偏斜器 ，在小 口径绳索取心偏斜工艺技术 上 ，

不仅技术可靠， 工艺简单， 自行加工方便， 为煤岩芯能以低成本予以

补救 ， 造价相对较低 ， 施 工速度快 ， 保证了钻孔 质量 ， 更没 有报废工

程量 ， 挽回了一定的经济损失 ， 同时也加快了勘探 区整体施工进度。

影响边坡稳定的因素是很复杂的， 可以归纳为自然因素和技术因素。 前

者是指边坡地质 晴况 、 岩性 、 软弱带 、 断层 、 节理和其它地质不连续面的

出现率 、 位置 、 方向和产状I 边坡岩石的力学性质 ， 如岩石的原始强度和

变动于地质不连续面的抗剪强度 ， 地下水和地震的影响。 后者是指露天

采场设计和生产的各项技术参数是否合理 ， 矿山服务年限， 爆破技术 以

及边坡管理和防治等。

4 结束语

一

6 一

总之， 露天煤矿排土场边坡的稳定受地理环境、 天气气候等多重因

素影响。 所以边坡的稳定性判断也要全面考虑其影响因素， 才能取得最

大的经济效益和社会效益。

参 考文献

【 l 】 邓清禄. 斜坡 变形构造【 M 】 . 武汉： 中国地质大学 出版社.

『 21陈殿 强， 辛立武. 本钢歪头山矿排土场稳 定性评价[ M ] . 沈阳： 东北大

学出版社