CN109611024B - 一种大孔径应急救援钻孔的施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种大孔径应急救援钻孔的施工方法，包括以下步骤：步骤S101：在事故矿区寻找到可直接对井下被困人员进行升井救生的救援点；步骤S102：在救援点钻取一个第一大孔径钻孔，下入第一大孔径套管后固井，形成第一段固井；步骤S103：从第一段固井的井底继续钻进至井下巷道或坑道上方预设距离停钻，形成小孔径导向孔；步骤S104：沿小孔径导向孔进行扩孔钻进至井下巷道或坑道内停钻，下入第二大孔径套管，形成稳定的第二大孔径钻孔。通过下救生舱或者其他升井设备，将被困人员直接升井，同时也规避了井下救援的高风险对救援人员造成的二次事故，可提高矿井灾害救援成功率，降低矿井生产死亡率和财产损失，保证矿井安全生产。
Description
技术领域
本发明涉及用于矿井透巷的大孔径钻孔的钻井技术领域，尤其涉及一种大孔径应急救援钻孔的施工方法。
背景技术
近年来，随着地下采矿深度、速度和规模的逐步扩大，井下地质情况变得更加复杂。尽管安全生产事故发生的趋势有所减弱，但特大事故依然频频发生，而且事故危害和损失非常巨大。
瓦斯爆炸、老窑透水、底板突水、顶板冒落等仍然是煤矿生产的主要灾害，而且当事故灾害发生后，救援人员往往无法实施井下靠近救援。此时，钻孔救援成为救援工作的首要选择。特别是在井下危害短时间无法排除的情况下，通过地面大孔径钻探实施救援就成为救助井下被困人员最有效的手段。因此，大孔径钻孔救援在矿山应急救援中占有举足轻重的位置。
发明内容
本发明的目的在于，解决现有技术中存在的上述不足之处。
为实现上述目的，本发明提供一种大孔径应急救援钻孔的施工方法，包括以下步骤：
步骤S101：在事故矿区寻找到可直接对井下被困人员进行升井救生的救援点；
步骤S102：在救援点用旋挖钻机钻一个第一大孔径钻孔，下入第一大孔径套管后固井，形成第一段固井，其中，钻进深度大于表层破碎带的深度；
步骤S103：用车载钻机携带定向纠偏设备从第一段固井的井底继续钻进至井下巷道或坑道上方预设距离停钻，形成小孔径导向孔；
步骤S104：用车载钻机携带非贯通式的大孔径潜孔锤钻头沿小孔径导向孔进行扩孔钻进至井下巷道或坑道内停钻，下入第二大孔径套管，形成稳定的第二大孔径钻孔。
优选地，在步骤S102中，第一大孔径套管的内径大于或者等于750mm，壁厚不小于10mm，旋挖钻机使用的钻头直径大于或者等于900mm。
优选地，在步骤S103中，小孔径导向孔所使用钻头的直径范围为150mm-230mm，小孔径导向孔与井下巷道或坑道上方之间的距离范围5m-20m。
优选地，在步骤S103中，小孔径导向孔的全角变化率≤1.2°/25m；当小孔径导向孔的深度小于500m，小孔径导向孔的井斜小于或者等于1°；当小孔径导向孔的深度在500～1000m时，小孔径导向孔的井斜≤2°。
优选地，在步骤S104中，大孔径潜孔锤钻头的直径为711mm；第二大孔径钻孔的全角变化率小于或者等于1.2°/25m；当第二大孔径钻孔的深度小于500m，小孔径导向孔的井斜小于或者等于1°；当第二大孔径钻孔的深度在500～1000m时，小孔径导向孔的井斜≤2°。
优选地，在步骤S104中，第二大孔径套管的内径大于或者等于600mm。
本发明从地面施工以直接救生为目的的大孔径钻孔，为井下被困人员升井开辟一个安全的快速通道，通过下救生舱或者其他升井设备，将被困人员直接升井，第一时间脱离危险区域；在解决井下救援难以奏效时救援行动即刻停滞问题的同时，也规避了井下救援的高风险对救援人员造成的二次事故，可提高矿井灾害救援成功率，降低矿井生产死亡率和财产损失，保证矿井安全生产。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种大孔径应急救援钻孔的施工方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的一种钻井示意图；
图3为本发明实施例提供的一种钻井三维立体投影示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
如图1-3，本发明实施例提供一种大孔径应急救援钻孔的施工方法包括以下步骤：
步骤S101，在事故矿区寻找到可直接对井下被困人员进行升井救生的救援点。
步骤S102，在救援点用旋挖钻机钻一个第一大孔径钻孔1，下入第一大孔径套管1-1后固井，形成第一段固井，其中，钻进深度大于表层破碎带的深度。
步骤S103，用车载钻机携带定向纠偏设备从第一段固井的井底继续钻进至井下巷道或坑道上方预设距离停钻，形成小孔径导向孔3。
步骤S104，用车载钻机携带非贯通式的大孔径潜孔锤钻头2沿小孔径导向孔进行扩孔钻进至井下巷道或坑道内停钻，下入第二大孔径套管2-1，形成稳定的第二大孔径钻孔。
在一个示例中，在步骤S102中，钻进深度以钻穿表层破碎带为原则，形成稳定的表层钻孔，避免破碎带岩石在后续施工和救生过程中发生掉块甚至坍塌，从而影响应急救援钻孔的施工进度、成孔质量和救生过程的安全性。
具体的，第一大孔径套管的内径大于或者等于750mm，壁厚不小于10mm，套管之间的连接方式采用对焊连接。旋挖钻机使用的钻头直径大于或者等于900mm，在钻穿表层破碎带后再钻入基岩最少3m，其中，基岩为表层破碎带的下部底层。
在一个示例中，第一段固井采用标号为32.5#以上技术标准的普通硅酸盐水泥，要求水泥浆返至地面，水泥浆密度不小于1.85g/cm3。
在一个示例中，在步骤步骤S103中，小孔径导向孔所使用钻头的直径范围为150mm-230mm，用车载钻机携带定向纠偏设备从第一段固井的井底继续钻进至井下巷道或坑道上方5至20米停钻，形成精准的小孔径导向孔，保证下一步大孔径钻孔钻进的准确性。
在一个示例中，在步骤S103中，小孔径导向孔的全角变化率≤1.2°/25m。
在一个示例中，当小孔径导向孔的深度小于500m，小孔径导向孔的井斜小于或者等于1°；当所述小孔径导向孔的深度在500～1000m时，所述小孔径导向孔的井斜≤2°。
在一个示例中，在步骤S104中，用车载钻机携带非贯通式的大孔径潜孔锤钻头2沿小孔径导向孔3进行扩孔钻进至井下巷道或坑道内停钻，下入第二大孔径套管2-1，该步骤的目的是形成稳定的大孔径钻孔，为井下被困人员升井解困提供安全通道。
在一个示例中，在步骤S104中，大孔径潜孔锤钻头2的直径为711mm；第二大孔径钻孔的全角变化率小于或者等于1.2°/25m；当第二大孔径钻孔的深度小于500m，小孔径导向孔的井斜小于或者等于1°；当第二大孔径钻孔的深度在500～1000m时，小孔径导向孔的井斜≤2°。
在一个示例中，在步骤S104中，所述第二大孔径套管的内径大于或者等于600mm。
以下是一个具体实施例：
1、在寻找到的救援点开旋挖钻孔施工
采用旋挖钻机携带φ1000mm旋挖钻头挖掘到钻穿破碎带5m完钻，孔深50m，下入φ820mm×10mm螺旋护壁管后固井，总长48m，对焊连接。P.O.42.5#水泥进行固井作业。
2、小孔径导向孔施工
采用φ216mm的钻头施工，采用定向钻进技术向巷道方向施工，钻至井下巷道上方20m停钻,井深206m。
3、大孔径钻孔扩孔钻进施工
采用φ711mm的非贯通式潜孔锤钻头，采用空气反循环钻进工艺，沿小孔径导向孔进行扩孔钻进，钻穿井下巷道上方地层完钻,井深226.25m，下入φ610mm×10mm套管后固井，总长226.3m，套管采用对焊连接。
其中，钻具组合如下：
表层旋挖钻孔：Φ1000mm旋挖钻头+机锁杆。
小孔径导向孔：Φ216mm三牙轮钻头+Φ159mm无磁钻铤*1+Φ159mm普通钻铤*4+Φ127mm钻杆串。
大孔径救援孔：Ф711mm潜孔锤+减震器+正反接头+Ф740mm阻风环+Ф680mm扶正器×4+Ф219/168mm双壁钻杆。
以上的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种大孔径应急救援钻孔的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S101：在事故矿区寻找到可直接对井下被困人员进行升井救生的救援点；
步骤S102：在救援点用旋挖钻机钻一个第一大孔径钻孔，下入第一大孔径套管后固井，形成第一段固井，其中，钻进深度大于表层破碎带的深度；
步骤S103：用车载钻机携带定向纠偏设备从第一段固井的井底继续钻进至井下巷道或坑道上方预设距离停钻，形成精准的小孔径导向孔，保证下一步大孔径钻孔钻进的准确性，所述小孔径导向孔所使用钻头的直径范围为150mm-230mm，所述小孔径导向孔与井下巷道或坑道上方之间的距离范围5m-20m，所述小孔径导向孔的全角变化率≤1.2°/25m；当所述小孔径导向孔的深度小于500m，所述小孔径导向孔的井斜小于或者等于1°，当所述小孔径导向孔的深度在500～1000m时，所述小孔径导向孔的井斜≤2°；
步骤S104：用车载钻机携带非贯通式的大孔径潜孔锤钻头沿小孔径导向孔进行扩孔钻进至井下巷道或坑道内停钻，下入第二大孔径套管，形成稳定的第二大孔径钻孔，所述大孔径潜孔锤钻头的直径为711mm；
所述第二大孔径钻孔的全角变化率小于或者等于1.2°/25m；
当所述第二大孔径钻孔的深度小于500m，所述小孔径导向孔的井斜小于或者等于1°；
当所述第二大孔径钻孔的深度在500～1000m时，所述小孔径导向孔的井斜≤2°。
2.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，在步骤S102中，所述第一大孔径套管的内径大于或者等于750mm，壁厚不小于10mm，所述旋挖钻机使用的钻头直径大于或者等于900mm。
3.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，在步骤S104中，所述第二大孔径套管的内径大于或者等于600mm。
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