地面鉆井抽采卸壓瓦斯技術(shù)與應(yīng)用研究

摘 要：文章以地面鉆井抽采卸壓瓦斯的原理及煤與瓦斯共采理論依據(jù)，結(jié)合地面鉆井施工關(guān)鍵環(huán)節(jié)及施工要點(diǎn)，以卸壓瓦斯地面鉆井抽采工程實(shí)踐取得的大量資料為依據(jù)，提出了卸壓瓦斯地面井井位、井身優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。研究結(jié)果對(duì)實(shí)現(xiàn)地面井長(zhǎng)期穩(wěn)定高效抽采和煤與瓦斯共采意義顯著。

關(guān)鍵詞：地面鉆井；煤與瓦斯共采；鉆井工藝；井位部署

淮北礦區(qū)瓦斯突出礦井眾多，瓦斯災(zāi)害嚴(yán)重，為實(shí)現(xiàn)煤與瓦斯共采并保障煤礦安全高效開(kāi)采[1]，利用地面鉆井抽采卸壓瓦斯，具有抽放濃度高、抽采率高和施工條件好等優(yōu)點(diǎn)?？紤]到地面鉆井成本較高、施工復(fù)雜，為使鉆井能夠充分發(fā)揮作用，必須合理確定鉆井參數(shù)，以達(dá)到高產(chǎn)、高效、安全經(jīng)濟(jì)開(kāi)采瓦斯和區(qū)域性瓦斯治理的目的。因此文章以煤儲(chǔ)層卸壓改造和井孔穩(wěn)定性理論為依據(jù)，合理優(yōu)化地面鉆井的時(shí)空分布關(guān)系并提出地面井井位選擇、井身優(yōu)化設(shè)計(jì)的方案。

1 卸壓瓦斯抽采原理和地面井井位選擇

淮北礦區(qū)煤層具有瓦斯含量高、瓦斯壓力大，煤層透氣性低，預(yù)抽效果較差等特點(diǎn)，很容易誘發(fā)煤與瓦斯突出事故。因此選擇合理有效的瓦斯抽采方法才是現(xiàn)階段消除瓦斯災(zāi)害最經(jīng)濟(jì)最實(shí)用的技術(shù)手段。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外的實(shí)踐表明，通過(guò)開(kāi)采保護(hù)層的卸壓作用，可以使上覆煤巖體產(chǎn)生顯著的卸壓增流效應(yīng)，其透氣性相對(duì)卸壓前可增加數(shù)千倍。因此，通過(guò)保護(hù)層開(kāi)采的卸壓作用進(jìn)行地面井抽采，可以取得很好的效果[2]，礦井得以安全高效開(kāi)采。

根據(jù)礦山巖石力學(xué)理論，劉天泉院士提出：保護(hù)層開(kāi)采后，采場(chǎng)上覆巖層冒落、下沉、移動(dòng)變形，沿煤層頂板垂向上不同巖層的裂隙發(fā)育程度不同，采空區(qū)上方形成三帶：即冒落帶，裂隙帶和彎曲下沉帶[3]。由于頂板巖層的垮落、移動(dòng)，產(chǎn)生大量層間裂隙，上覆被保護(hù)煤層中的瓦斯卸壓解吸后，由吸附狀態(tài)變成游離狀態(tài)。由于游離瓦斯具有易上浮移動(dòng)和滲流特性，使采空區(qū)上方環(huán)形裂隙區(qū)內(nèi)匯集大量瓦斯，因此在環(huán)形裂隙區(qū)內(nèi)布置地面抽采鉆孔，能夠獲得最理想的抽采效果[4]。

地面鉆井位置選擇應(yīng)遵循兩點(diǎn)：一是能夠大面積、高濃度地進(jìn)行抽采瓦斯，因此地面井的布置應(yīng)在卸壓范圍內(nèi)，卸壓區(qū)瓦斯會(huì)在濃度差和壓力差的作用下流向鉆井，在抽采負(fù)壓作用下，能實(shí)現(xiàn)很好的抽采效果。二是為保證瓦斯抽采穩(wěn)定長(zhǎng)效，避免井孔受影響而破壞，應(yīng)優(yōu)化井位的選擇和井管的設(shè)計(jì)方案。然而，在抽采實(shí)踐中，卸壓地面井抽采瓦斯面臨嚴(yán)重的井孔穩(wěn)定性問(wèn)題，這甚至是影響地面井抽采效果的決定性因素。以往對(duì)地面井的井位部署而使井孔過(guò)早破壞而停止產(chǎn)氣。針對(duì)該問(wèn)題，文章討論了保護(hù)層開(kāi)采后卸壓范圍及其控制的卸壓瓦斯抽采地面井位部署，在實(shí)現(xiàn)高透氣性高效抽采的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)瓦斯的持續(xù)抽采[5]。

以往的研究表明，工作面中部是地面鉆井布置的合理位置，因?yàn)楣ぷ髅嬷胁侩x層裂隙發(fā)育最早，煤層透氣性最好，最易于瓦斯抽采，然而這一觀點(diǎn)忽略了在采動(dòng)影響下，工作面中部水平位移量最先達(dá)到最大，膨脹變形量和沉降速度也最大，鉆井最易受到破壞；相反在傾向上近回風(fēng)巷的煤層卸壓程度雖小于工作面中部，但其膨脹變形相對(duì)變小，水平位移量較晚達(dá)到最大，因此在布靠近工作面回風(fēng)側(cè)置鉆井穩(wěn)定性較好，鉆井服務(wù)時(shí)間長(zhǎng)。此外由于采空區(qū)卸壓瓦斯的運(yùn)移和流動(dòng)，使得靠近回風(fēng)巷處的瓦斯更易積聚和富集。因此結(jié)合地面井布置實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，地面井應(yīng)布置在傾向上近工作面回風(fēng)巷50～70米之間的位置，走向上距離始采線40米以外，從而實(shí)現(xiàn)瓦斯高效、持續(xù)、穩(wěn)定的抽采。

2 鉆井結(jié)構(gòu)

一開(kāi)地面至沖積層下30m（基巖風(fēng)化帶下），孔徑φ311mm， 下入φ244.5×11.03mm護(hù)壁套管，護(hù)壁管外空間用水泥漿封固。

二開(kāi)地面至6煤層頂板3～5m，孔徑為φ216mm，下入φ177.8×9.19mm套管。套管外壁空間用水泥漿封固。

三開(kāi)至10煤頂板上10m，用直徑φ152mm鉆頭鉆進(jìn)，下花管φ139×9.17mm，煤層段花管孔徑φ14mm，巖石段花管孔徑φ18mm，孔間距100×100mm，花管與二開(kāi)重疊8m，一開(kāi)、二開(kāi)套管連接用外接箍。

三開(kāi)下，用直徑φ94mm鉆頭鉆進(jìn)，進(jìn)入10煤層不少于2m，并下φ95mm木塞；套管鋼級(jí)為N80。鉆井結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

3 鉆進(jìn)工藝

孔口一開(kāi)采用φ311mm牙輪鉆頭鉆至基巖風(fēng)化帶下，見(jiàn)穩(wěn)定巖層后，測(cè)井，下入φ245mm護(hù)壁套管，待固井、候凝，止水檢查合格后，二開(kāi)鉆進(jìn)。二開(kāi)采用φ216mm潛孔錘鉆進(jìn)，鉆進(jìn)至63煤層項(xiàng)板3～5m處，測(cè)井，下入φ177.8mm護(hù)壁套管、固井、候凝，止水檢查合格后，三開(kāi)鉆進(jìn)。三開(kāi)采用φ152mm潛孔錘鉆進(jìn)，鉆至10煤頂板10m處，測(cè)井，然后用φ94mm鉆頭掃孔至10煤底板下2m，測(cè)井，下φ95mm木塞，然后，下入φ139mm花管，不固井，花管底口不封閉。

3.1 鉆具組合及鉆進(jìn)參數(shù)

立軸+φ89mm鉆桿+φ159mm鉆鋌+φ178mm鉆鋌+φ311mm（φ216mm、φ152mm、φ94mm）鉆頭。

3.2 管材的下入及洗井

套管在空氣中的自重均小于30噸， TSJ-2000鉆機(jī)提升能力可達(dá)40噸，能滿足下管要求，可直接將前二路套管下到設(shè)計(jì)位置。對(duì)于下入的φ139mm花管和φ95mm木塞，可用鉆具將其送入孔內(nèi)設(shè)計(jì)層位。

下入φ95mm木塞封堵四開(kāi)井段后，用焦磷酸鈉溶液浸泡洗井。

4 關(guān)鍵環(huán)節(jié)及施工要點(diǎn)

4.1 泥漿的選用

由于瓦斯井孔徑大，施工地層沖積層厚，巖層不穩(wěn)定，護(hù)壁至關(guān)重要，因此選用優(yōu)質(zhì)PHP-HPAN泥漿進(jìn)行護(hù)壁，該泥漿具有失水量小、流變性好、護(hù)壁能力強(qiáng)等特點(diǎn)。

表2 泥漿配方表

泥漿性能：密度1.03～1.08，粘度20～24秒，失水量小于12～15ml/30min，PH值8～9。視地層情況可隨時(shí)調(diào)整泥漿性能。在漏失層中可以加入惰性材料。

4.2 防斜、糾斜管理

瓦斯鉆井要求最大偏斜≤5‰，孔底水平位移≤2.5m，鉆孔防斜必須遵循“以防為主，糾偏為輔”的方針。

第一、鉆孔測(cè)量定位后，將地盤夯實(shí)，車載鉆機(jī)就位找平，保證安裝質(zhì)量，開(kāi)孔前認(rèn)真找正“三點(diǎn)一線”。把好開(kāi)孔、換徑關(guān)，開(kāi)孔使用的粗徑鉆具要直，連接后應(yīng)同心，擴(kuò)孔時(shí)應(yīng)采用帶導(dǎo)向的塔式鉆具組合。

第二、采用合理的鉆具結(jié)構(gòu)和正規(guī)的操作程序規(guī)程。采用鉆鋌加壓，鉆鋌重量應(yīng)大于井底所需鉆壓，中和點(diǎn)應(yīng)落在鉆鋌上，使鉆桿柱處于拉直狀態(tài)；正常情況下，三班的操作參數(shù)要保持一致，壓力要均勻，換層時(shí)要減壓鉆進(jìn)，擴(kuò)孔時(shí)要用鉆具作引導(dǎo)，導(dǎo)向鉆具與擴(kuò)孔鉆具連接后要保持同心。

鉆進(jìn)中及時(shí)測(cè)斜是預(yù)防鉆孔彎曲的有效手段，要求每鉆進(jìn)30～50米測(cè)斜一次，每次測(cè)斜要認(rèn)真做好記錄，繪制井身軌跡圖。

發(fā)生孔斜時(shí)要及時(shí)糾斜，新地層鉆進(jìn)出現(xiàn)鉆孔頂角上漂，使用鐘擺鉆具，使鉆孔下垂。鉆孔偏斜過(guò)大時(shí)，使用螺桿鉆具進(jìn)行糾斜，定向糾斜鉆具組合為：鉆頭+螺桿鉆具+無(wú)磁鉆鋌+鉆鋌+鉆桿+立軸。

糾斜前，首先對(duì)螺桿鉆具進(jìn)行檢查，調(diào)試，一切正常方可入井；糾斜過(guò)程中，轉(zhuǎn)盤傳動(dòng)軸要鎖緊，非定向技術(shù)人員不能隨意轉(zhuǎn)動(dòng)；糾斜鉆進(jìn)過(guò)程中，每鉆進(jìn)一至二個(gè)單根測(cè)斜一次，了解頂角和方位角的變化，適時(shí)做出調(diào)整。

4.3 固井作業(yè)及木塞下入

一開(kāi)和二開(kāi)固井作業(yè)，一是為了護(hù)壁和減小采動(dòng)對(duì)鉆井的破壞，同時(shí)為了隔絕沖擊層及煤層頂板各含水層的水涌入鉆井內(nèi)，影響瓦斯抽采效果和井下安全生產(chǎn)。

固井設(shè)備為TBW850/60泥漿泵一臺(tái)，清水泵1臺(tái)，10m3攪拌桶，水灰混合器。固井前應(yīng)對(duì)固井設(shè)備進(jìn)行檢查，確保固井工作順利進(jìn)行。固井采用425#水泥，水泥、水和替漿量要準(zhǔn)確計(jì)算。

下入φ245mm、φ177.8mm套管至孔底后，用稀泥漿沖孔，至孔內(nèi)泥漿比重降為1.05左右為止。固井漿液水灰比為0.56，由人工下灰于水灰混合器漏斗，開(kāi)動(dòng)清水泵閘閥，使水、灰同步進(jìn)入混合器，混合器的漿液流入儲(chǔ)漿池，開(kāi)動(dòng)攪拌機(jī)，取漿測(cè)定比重，使比重為1.45～1.7，固管期間連續(xù)測(cè)試比重。當(dāng)攪拌漿液比重達(dá)到要求，即可放漿入泵漿池，開(kāi)動(dòng)泥漿泵將水泥漿注入孔內(nèi)，灌注時(shí)中間不能停頓，直到水泥漿由井口返出，即可停泵。泵漿完成后進(jìn)行替漿，準(zhǔn)確計(jì)算替漿量；固井完，待水泥凝72小時(shí)，并且查看水泥漿樣品符合硬度要求時(shí)，換泥漿鉆進(jìn)到層位，觀測(cè)管內(nèi)水位變化，評(píng)定固井止水效果。

三開(kāi)以下用94mm鉆頭鉆進(jìn)到煤層內(nèi)2米，因三開(kāi)花管不固結(jié)，故縮徑造臺(tái)階預(yù)防花管墜入井下，用鉆具下入木塞至目的層位10煤層內(nèi)2米，木塞直徑95mm，總長(zhǎng)不少于12m，下入木塞的目的一是為了防止煤系地層頂?shù)装逅罅坑咳刖虏擅汗ぷ髅?，二是為了在確保采煤作業(yè)時(shí)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)鉆井的準(zhǔn)確位置，保證安全回采。

5 地面鉆井抽采效果評(píng)價(jià)

地面鉆井抽采卸壓區(qū)瓦斯?jié)舛雀?，流量大，是一種行之有效的瓦斯綜合治理方式，因其安全高效，已被越來(lái)越多的煤與瓦斯突出礦井和高瓦斯礦井所采用。

圖2 地面鉆井瓦斯抽采濃度及混合流量曲線

圖2為淮北楊柳煤礦瓦斯抽采監(jiān)測(cè)曲線，平均抽采瓦斯?jié)舛?5%，最大抽采瓦斯?jié)舛?2.25%，混合瓦斯流量平均24m3/min，最大混合瓦斯流量28.07m3/min，純瓦斯流量20.4m3/min，高濃度高流量瓦斯確保地面瓦斯電廠發(fā)電，經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和安全效益顯著，研究結(jié)果對(duì)瓦斯高效、持續(xù)、穩(wěn)定的抽采和煤與瓦斯共采意義重大。

參考文獻(xiàn)

[1]袁亮.卸壓開(kāi)采抽采瓦斯理論及煤與瓦斯共采技術(shù)體系[J].煤炭學(xué)報(bào)，2009，34（1）：1-8.

[2]張樹(shù)川.地面鉆孔抽采被保護(hù)層卸壓瓦斯技術(shù)研究[D].淮南：安徽理工大學(xué)，2008.

[3]劉天泉.礦山巖體采動(dòng)影響與控制工程學(xué)及其應(yīng)用[J].煤炭學(xué)報(bào)，1995，20（1）：1-5.

[4]武杰，桑樹(shù)勛.淮南礦區(qū)保護(hù)層開(kāi)采卸壓范圍及瓦斯抽采地面井部署[J].煤田地質(zhì)與勘探，2010，38（3）：13.

[5]黃華州.遠(yuǎn)距離被保護(hù)層卸壓煤層氣地面井開(kāi)發(fā)地質(zhì)理論及其應(yīng)用研究-以淮南礦區(qū)為例[D].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，2010.

作者簡(jiǎn)介：韓丹（1986-），女，陜西渭南人，助理工程師，2008年畢業(yè)于安徽理工大學(xué)，現(xiàn)從事地質(zhì)勘查方面的工作。

4.2 防斜、糾斜管理

瓦斯鉆井要求最大偏斜≤5‰，孔底水平位移≤2.5m，鉆孔防斜必須遵循“以防為主，糾偏為輔”的方針。

第一、鉆孔測(cè)量定位后，將地盤夯實(shí)，車載鉆機(jī)就位找平，保證安裝質(zhì)量，開(kāi)孔前認(rèn)真找正“三點(diǎn)一線”。把好開(kāi)孔、換徑關(guān)，開(kāi)孔使用的粗徑鉆具要直，連接后應(yīng)同心，擴(kuò)孔時(shí)應(yīng)采用帶導(dǎo)向的塔式鉆具組合。

第二、采用合理的鉆具結(jié)構(gòu)和正規(guī)的操作程序規(guī)程。采用鉆鋌加壓，鉆鋌重量應(yīng)大于井底所需鉆壓，中和點(diǎn)應(yīng)落在鉆鋌上，使鉆桿柱處于拉直狀態(tài)；正常情況下，三班的操作參數(shù)要保持一致，壓力要均勻，換層時(shí)要減壓鉆進(jìn)，擴(kuò)孔時(shí)要用鉆具作引導(dǎo)，導(dǎo)向鉆具與擴(kuò)孔鉆具連接后要保持同心。

鉆進(jìn)中及時(shí)測(cè)斜是預(yù)防鉆孔彎曲的有效手段，要求每鉆進(jìn)30～50米測(cè)斜一次，每次測(cè)斜要認(rèn)真做好記錄，繪制井身軌跡圖。

發(fā)生孔斜時(shí)要及時(shí)糾斜，新地層鉆進(jìn)出現(xiàn)鉆孔頂角上漂，使用鐘擺鉆具，使鉆孔下垂。鉆孔偏斜過(guò)大時(shí)，使用螺桿鉆具進(jìn)行糾斜，定向糾斜鉆具組合為：鉆頭+螺桿鉆具+無(wú)磁鉆鋌+鉆鋌+鉆桿+立軸。

糾斜前，首先對(duì)螺桿鉆具進(jìn)行檢查，調(diào)試，一切正常方可入井；糾斜過(guò)程中，轉(zhuǎn)盤傳動(dòng)軸要鎖緊，非定向技術(shù)人員不能隨意轉(zhuǎn)動(dòng)；糾斜鉆進(jìn)過(guò)程中，每鉆進(jìn)一至二個(gè)單根測(cè)斜一次，了解頂角和方位角的變化，適時(shí)做出調(diào)整。

4.3 固井作業(yè)及木塞下入

一開(kāi)和二開(kāi)固井作業(yè)，一是為了護(hù)壁和減小采動(dòng)對(duì)鉆井的破壞，同時(shí)為了隔絕沖擊層及煤層頂板各含水層的水涌入鉆井內(nèi)，影響瓦斯抽采效果和井下安全生產(chǎn)。

固井設(shè)備為TBW850/60泥漿泵一臺(tái)，清水泵1臺(tái)，10m3攪拌桶，水灰混合器。固井前應(yīng)對(duì)固井設(shè)備進(jìn)行檢查，確保固井工作順利進(jìn)行。固井采用425#水泥，水泥、水和替漿量要準(zhǔn)確計(jì)算。

下入φ245mm、φ177.8mm套管至孔底后，用稀泥漿沖孔，至孔內(nèi)泥漿比重降為1.05左右為止。固井漿液水灰比為0.56，由人工下灰于水灰混合器漏斗，開(kāi)動(dòng)清水泵閘閥，使水、灰同步進(jìn)入混合器，混合器的漿液流入儲(chǔ)漿池，開(kāi)動(dòng)攪拌機(jī)，取漿測(cè)定比重，使比重為1.45～1.7，固管期間連續(xù)測(cè)試比重。當(dāng)攪拌漿液比重達(dá)到要求，即可放漿入泵漿池，開(kāi)動(dòng)泥漿泵將水泥漿注入孔內(nèi)，灌注時(shí)中間不能停頓，直到水泥漿由井口返出，即可停泵。泵漿完成后進(jìn)行替漿，準(zhǔn)確計(jì)算替漿量；固井完，待水泥凝72小時(shí)，并且查看水泥漿樣品符合硬度要求時(shí)，換泥漿鉆進(jìn)到層位，觀測(cè)管內(nèi)水位變化，評(píng)定固井止水效果。

三開(kāi)以下用94mm鉆頭鉆進(jìn)到煤層內(nèi)2米，因三開(kāi)花管不固結(jié)，故縮徑造臺(tái)階預(yù)防花管墜入井下，用鉆具下入木塞至目的層位10煤層內(nèi)2米，木塞直徑95mm，總長(zhǎng)不少于12m，下入木塞的目的一是為了防止煤系地層頂?shù)装逅罅坑咳刖虏擅汗ぷ髅?，二是為了在確保采煤作業(yè)時(shí)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)鉆井的準(zhǔn)確位置，保證安全回采。

5 地面鉆井抽采效果評(píng)價(jià)

地面鉆井抽采卸壓區(qū)瓦斯?jié)舛雀?，流量大，是一種行之有效的瓦斯綜合治理方式，因其安全高效，已被越來(lái)越多的煤與瓦斯突出礦井和高瓦斯礦井所采用。

圖2 地面鉆井瓦斯抽采濃度及混合流量曲線

圖2為淮北楊柳煤礦瓦斯抽采監(jiān)測(cè)曲線，平均抽采瓦斯?jié)舛?5%，最大抽采瓦斯?jié)舛?2.25%，混合瓦斯流量平均24m3/min，最大混合瓦斯流量28.07m3/min，純瓦斯流量20.4m3/min，高濃度高流量瓦斯確保地面瓦斯電廠發(fā)電，經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和安全效益顯著，研究結(jié)果對(duì)瓦斯高效、持續(xù)、穩(wěn)定的抽采和煤與瓦斯共采意義重大。

參考文獻(xiàn)

[1]袁亮.卸壓開(kāi)采抽采瓦斯理論及煤與瓦斯共采技術(shù)體系[J].煤炭學(xué)報(bào)，2009，34（1）：1-8.

[2]張樹(shù)川.地面鉆孔抽采被保護(hù)層卸壓瓦斯技術(shù)研究[D].淮南：安徽理工大學(xué)，2008.

[3]劉天泉.礦山巖體采動(dòng)影響與控制工程學(xué)及其應(yīng)用[J].煤炭學(xué)報(bào)，1995，20（1）：1-5.

[4]武杰，桑樹(shù)勛.淮南礦區(qū)保護(hù)層開(kāi)采卸壓范圍及瓦斯抽采地面井部署[J].煤田地質(zhì)與勘探，2010，38（3）：13.

[5]黃華州.遠(yuǎn)距離被保護(hù)層卸壓煤層氣地面井開(kāi)發(fā)地質(zhì)理論及其應(yīng)用研究-以淮南礦區(qū)為例[D].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，2010.

作者簡(jiǎn)介：韓丹（1986-），女，陜西渭南人，助理工程師，2008年畢業(yè)于安徽理工大學(xué)，現(xiàn)從事地質(zhì)勘查方面的工作。

4.2 防斜、糾斜管理

瓦斯鉆井要求最大偏斜≤5‰，孔底水平位移≤2.5m，鉆孔防斜必須遵循“以防為主，糾偏為輔”的方針。

第一、鉆孔測(cè)量定位后，將地盤夯實(shí)，車載鉆機(jī)就位找平，保證安裝質(zhì)量，開(kāi)孔前認(rèn)真找正“三點(diǎn)一線”。把好開(kāi)孔、換徑關(guān)，開(kāi)孔使用的粗徑鉆具要直，連接后應(yīng)同心，擴(kuò)孔時(shí)應(yīng)采用帶導(dǎo)向的塔式鉆具組合。

第二、采用合理的鉆具結(jié)構(gòu)和正規(guī)的操作程序規(guī)程。采用鉆鋌加壓，鉆鋌重量應(yīng)大于井底所需鉆壓，中和點(diǎn)應(yīng)落在鉆鋌上，使鉆桿柱處于拉直狀態(tài)；正常情況下，三班的操作參數(shù)要保持一致，壓力要均勻，換層時(shí)要減壓鉆進(jìn)，擴(kuò)孔時(shí)要用鉆具作引導(dǎo)，導(dǎo)向鉆具與擴(kuò)孔鉆具連接后要保持同心。

鉆進(jìn)中及時(shí)測(cè)斜是預(yù)防鉆孔彎曲的有效手段，要求每鉆進(jìn)30～50米測(cè)斜一次，每次測(cè)斜要認(rèn)真做好記錄，繪制井身軌跡圖。

發(fā)生孔斜時(shí)要及時(shí)糾斜，新地層鉆進(jìn)出現(xiàn)鉆孔頂角上漂，使用鐘擺鉆具，使鉆孔下垂。鉆孔偏斜過(guò)大時(shí)，使用螺桿鉆具進(jìn)行糾斜，定向糾斜鉆具組合為：鉆頭+螺桿鉆具+無(wú)磁鉆鋌+鉆鋌+鉆桿+立軸。

糾斜前，首先對(duì)螺桿鉆具進(jìn)行檢查，調(diào)試，一切正常方可入井；糾斜過(guò)程中，轉(zhuǎn)盤傳動(dòng)軸要鎖緊，非定向技術(shù)人員不能隨意轉(zhuǎn)動(dòng)；糾斜鉆進(jìn)過(guò)程中，每鉆進(jìn)一至二個(gè)單根測(cè)斜一次，了解頂角和方位角的變化，適時(shí)做出調(diào)整。

4.3 固井作業(yè)及木塞下入

一開(kāi)和二開(kāi)固井作業(yè)，一是為了護(hù)壁和減小采動(dòng)對(duì)鉆井的破壞，同時(shí)為了隔絕沖擊層及煤層頂板各含水層的水涌入鉆井內(nèi)，影響瓦斯抽采效果和井下安全生產(chǎn)。

固井設(shè)備為TBW850/60泥漿泵一臺(tái)，清水泵1臺(tái)，10m3攪拌桶，水灰混合器。固井前應(yīng)對(duì)固井設(shè)備進(jìn)行檢查，確保固井工作順利進(jìn)行。固井采用425#水泥，水泥、水和替漿量要準(zhǔn)確計(jì)算。

下入φ245mm、φ177.8mm套管至孔底后，用稀泥漿沖孔，至孔內(nèi)泥漿比重降為1.05左右為止。固井漿液水灰比為0.56，由人工下灰于水灰混合器漏斗，開(kāi)動(dòng)清水泵閘閥，使水、灰同步進(jìn)入混合器，混合器的漿液流入儲(chǔ)漿池，開(kāi)動(dòng)攪拌機(jī)，取漿測(cè)定比重，使比重為1.45～1.7，固管期間連續(xù)測(cè)試比重。當(dāng)攪拌漿液比重達(dá)到要求，即可放漿入泵漿池，開(kāi)動(dòng)泥漿泵將水泥漿注入孔內(nèi)，灌注時(shí)中間不能停頓，直到水泥漿由井口返出，即可停泵。泵漿完成后進(jìn)行替漿，準(zhǔn)確計(jì)算替漿量；固井完，待水泥凝72小時(shí)，并且查看水泥漿樣品符合硬度要求時(shí)，換泥漿鉆進(jìn)到層位，觀測(cè)管內(nèi)水位變化，評(píng)定固井止水效果。

三開(kāi)以下用94mm鉆頭鉆進(jìn)到煤層內(nèi)2米，因三開(kāi)花管不固結(jié)，故縮徑造臺(tái)階預(yù)防花管墜入井下，用鉆具下入木塞至目的層位10煤層內(nèi)2米，木塞直徑95mm，總長(zhǎng)不少于12m，下入木塞的目的一是為了防止煤系地層頂?shù)装逅罅坑咳刖虏擅汗ぷ髅?，二是為了在確保采煤作業(yè)時(shí)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)鉆井的準(zhǔn)確位置，保證安全回采。

5 地面鉆井抽采效果評(píng)價(jià)

地面鉆井抽采卸壓區(qū)瓦斯?jié)舛雀?，流量大，是一種行之有效的瓦斯綜合治理方式，因其安全高效，已被越來(lái)越多的煤與瓦斯突出礦井和高瓦斯礦井所采用。

圖2 地面鉆井瓦斯抽采濃度及混合流量曲線

圖2為淮北楊柳煤礦瓦斯抽采監(jiān)測(cè)曲線，平均抽采瓦斯?jié)舛?5%，最大抽采瓦斯?jié)舛?2.25%，混合瓦斯流量平均24m3/min，最大混合瓦斯流量28.07m3/min，純瓦斯流量20.4m3/min，高濃度高流量瓦斯確保地面瓦斯電廠發(fā)電，經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和安全效益顯著，研究結(jié)果對(duì)瓦斯高效、持續(xù)、穩(wěn)定的抽采和煤與瓦斯共采意義重大。

參考文獻(xiàn)

[1]袁亮.卸壓開(kāi)采抽采瓦斯理論及煤與瓦斯共采技術(shù)體系[J].煤炭學(xué)報(bào)，2009，34（1）：1-8.

[2]張樹(shù)川.地面鉆孔抽采被保護(hù)層卸壓瓦斯技術(shù)研究[D].淮南：安徽理工大學(xué)，2008.

[3]劉天泉.礦山巖體采動(dòng)影響與控制工程學(xué)及其應(yīng)用[J].煤炭學(xué)報(bào)，1995，20（1）：1-5.

[4]武杰，桑樹(shù)勛.淮南礦區(qū)保護(hù)層開(kāi)采卸壓范圍及瓦斯抽采地面井部署[J].煤田地質(zhì)與勘探，2010，38（3）：13.

[5]黃華州.遠(yuǎn)距離被保護(hù)層卸壓煤層氣地面井開(kāi)發(fā)地質(zhì)理論及其應(yīng)用研究-以淮南礦區(qū)為例[D].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，2010.

作者簡(jiǎn)介：韓丹（1986-），女，陜西渭南人，助理工程師，2008年畢業(yè)于安徽理工大學(xué)，現(xiàn)從事地質(zhì)勘查方面的工作。