偏斜錯(cuò)位充填鉆孔破損修復(fù)技術(shù)研究與應(yīng)用

秦國(guó)玉，馬 龍，何建元

(金川集團(tuán)有限公司龍首礦， 甘肅 金昌市 737100)

偏斜錯(cuò)位充填鉆孔破損修復(fù)技術(shù)研究與應(yīng)用

秦國(guó)玉，馬 龍，何建元

(金川集團(tuán)有限公司龍首礦， 甘肅 金昌市 737100)

對(duì)金川龍首礦充填鉆孔的偏斜、錯(cuò)位原因進(jìn)行了分析，并有針對(duì)性地開展修復(fù)技術(shù)研究。通過大量的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)證明，偏斜破損充填鉆孔的拆除、更換技術(shù)和局部錯(cuò)位充填鉆孔的綜合修復(fù)技術(shù)有效解決了制約充填的鉆孔難題。該修復(fù)技術(shù)共修復(fù)鉆孔470 m，其中10#鉆孔已充填10萬m3以上，提高了充填鉆孔的使用壽命，扣除修復(fù)成本110萬元，節(jié)約生產(chǎn)成本268萬元，取得了較好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益，具有一定的推廣價(jià)值。

充填鉆孔；偏斜錯(cuò)位；偏心裝置；矯正鉆具；修復(fù)技術(shù)

金川集團(tuán)公司龍首礦采用六角形進(jìn)路下向分層膠結(jié)充填采礦法，采用高濃度細(xì)砂(棒磨砂)管道自流輸送膠結(jié)充填工藝，隨著整個(gè)礦區(qū)采礦生產(chǎn)能力的增長(zhǎng)和開采深度的增大，深井充填呈現(xiàn)垂高大、倍線小的特點(diǎn)，充填鉆孔因磨損破壞將更加嚴(yán)重，鉆孔的使用壽命也將大大縮短[1]。

充填鉆孔修復(fù)是在破損鉆孔內(nèi)不耦合安裝小直徑的充填管且重復(fù)使用的技術(shù)，但鉆孔偏斜、錯(cuò)位后導(dǎo)致該技術(shù)不能直接實(shí)施，成為鉆孔修復(fù)的一大難題。為此，技術(shù)人員進(jìn)行了科研攻關(guān)，對(duì)磨損后因偏斜嚴(yán)重以及磨破后因局部錯(cuò)位不能充填的鉆孔進(jìn)行了修復(fù)，提高鉆孔的使用壽命。

1 鉆孔偏斜、錯(cuò)位的原因分析

造成鉆孔偏斜、錯(cuò)位的原因有地質(zhì)條件、鉆具結(jié)構(gòu)、鉆進(jìn)技術(shù)、操作水平以及設(shè)備安裝等諸多因素?？陀^上由于所鉆地層的傾斜和非均勻質(zhì)性使鉆頭受力不平衡造成鉆孔偏斜；施工中即使有良好的防斜鉆具也會(huì)因操作不當(dāng)而造成鉆孔偏斜。實(shí)踐表明，鉆孔不可能完全垂直，或大或小都存在一定的偏斜率，鉆孔偏斜后下入的充填鉆孔管不易居中，充填時(shí)鉆孔易磨破，而且磨破后不能用傳統(tǒng)的方法修復(fù)。常規(guī)修復(fù)時(shí)鉆桿位置見圖1。

鉆孔局部錯(cuò)位主要是管材聯(lián)接部位局部偏斜或受地壓影響，充填鉆孔局部變形。鉆孔局部錯(cuò)位修復(fù)時(shí)小口徑充填管受阻，不能直接安裝(見圖2)。

2 偏斜充填鉆孔修復(fù)

偏斜充填鉆孔磨破后，充填料漿在鉆孔偏斜底部位置形成凹坑，修復(fù)時(shí)安裝小直徑充填管，由于自重作用充填管會(huì)垂直下放至凹坑后會(huì)阻止充填管繼續(xù)下放，研究人員通過調(diào)研采取偏心導(dǎo)向裝置及置換法試驗(yàn)20多次，對(duì)偏斜破損的龍首礦西部二級(jí)5#鉆孔進(jìn)行成功修復(fù)，效果良好。

偏心導(dǎo)向裝置采用鉆桿加工，鉆桿下行時(shí)對(duì)鉆桿中心進(jìn)行導(dǎo)向。置換法是采用普通鋼管從下向上置換鉆桿，再用充填管從上向下置換普通鋼管。因普通鋼管質(zhì)量輕，受阻力小，充填鉆孔管阻力大不能直接從下向上提。

圖1 常規(guī)修復(fù)時(shí)鉆桿位置

圖2 錯(cuò)位鉆孔

西部二級(jí)5#鉆孔上口標(biāo)高1571 m，下口標(biāo)高1424 m，鉆孔內(nèi)徑159 mm，在距孔口15 m處偏斜磨破，逐漸在60 m處形成凹坑。修復(fù)過程如下。

(1) 采用視頻儀檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)在距孔口15 m處偏斜磨破，逐漸在60 m處形成凹坑, 采用Φ50 mm的鉆桿下行61 m受阻。

(2) 加工偏心導(dǎo)向裝置(見圖3)，采用Φ50 mm的鉆桿，Φ89 mm的鉆頭掃孔一次。

圖3 偏心裝置修復(fù)鉆桿位置

(3) 采用Φ50 mm的鉆桿、Φ127 mm的擴(kuò)孔鉆頭帶偏心導(dǎo)向裝置，掃孔一次。

(4) 采用Φ50mm的鉆桿、Φ133mm的鉆具、偏心導(dǎo)向裝置，掃孔一次，在61 m處開始磨孔。

(5) 將Φ50mm的鉆桿下至1424 m水平。

(6) 將Φ127 mm×5 mm，長(zhǎng)3 m的普通鋼管運(yùn)至1424 m水平，從鉆孔下口接到鉆桿上，將Φ127 mm×5 mm的普通鋼管將鉆桿置換掉，共29根。

(7) 在鉆孔上口開始，采用Φ133 mm的充填管與Φ127 mm×5 mm普通鋼管聯(lián)接，用充填管置換普通鋼管，普通鋼管從鉆孔下口逐節(jié)卸掉。

(8) 焊接固定并用鋼板封閉老鉆孔與充填管之間的間隙。

(9) 在老鉆孔下口焊接固定充填管。

3 錯(cuò)位充填鉆孔修復(fù)

通過對(duì)鉆孔孔口、孔底坐標(biāo)、受阻位置進(jìn)行驗(yàn)算，計(jì)算出鉆孔的偏斜程度，通過鉆機(jī)掃孔來確定鉆孔錯(cuò)位的位置。采用牙輪鉆機(jī)鉆頭上的合金鋼在Φ150 mm的鋼管上打孔，用特殊焊條將牙輪鉆機(jī)鉆頭上的合金鋼焊在鋼管上，加工6 m長(zhǎng)的擴(kuò)孔鉆具，安裝到鉆桿上用來矯正鉆孔錯(cuò)位，對(duì)鉆孔進(jìn)行掃孔和局部矯正(見圖5)，磨損后進(jìn)行多次焊接合金鋼。

圖5 10#鉆孔局部矯正示意圖

在矯正后的鉆孔內(nèi)不耦合安裝小直徑充填管，鉆孔上口封閉，下口不封閉，鉆孔磨破后可進(jìn)行二次修復(fù)。

龍首礦西部二級(jí)10#鉆孔上口標(biāo)高1571 m，下口標(biāo)高1340 m，鉆孔Φ219 mm，孔深231 m，在1424 m水平錯(cuò)位，不能直接修復(fù)，在1460 m中段31行穿脈充填道內(nèi)找出了西部二級(jí)9#、10#鉆孔，在矯正的10#鉆孔內(nèi)安裝Φ133 mm充填管，鉆孔上口(1460 m水平)與充填管之間封閉，下口(1340 m水平)不封閉，鉆孔磨破后進(jìn)行二次修復(fù)(見圖6)。

圖6 10#鉆孔局部修復(fù)后示意圖

當(dāng)10#充填鉆孔(1460～1340 m段)破損或達(dá)到使用壽命時(shí)，可以進(jìn)行不耦合修復(fù)。小直徑充填管道出現(xiàn)破損漏漿(鉆孔下部與水平管道聯(lián)結(jié)處敞開，出現(xiàn)漏漿時(shí)可及時(shí)發(fā)現(xiàn))或充填量達(dá)到管道預(yù)期壽命時(shí)，立即修復(fù)。

4 總 結(jié)

(1) 西部二級(jí)5#鉆孔偏斜嚴(yán)重，經(jīng)過修復(fù)后現(xiàn)已充填2萬m3。

(2) 2014年4月對(duì)西部二級(jí)10#鉆孔局部錯(cuò)位處進(jìn)行矯正，在矯正后的鉆孔內(nèi)(1460～1340 m)安裝直徑Φ133 mm16Mn鉆孔管，修復(fù)后現(xiàn)已充填10萬m3。

(3) 直接經(jīng)濟(jì)效益。參照金川礦山鉆孔成孔成本8050元/m，該技術(shù)修復(fù)鉆孔共計(jì)470 m，扣除修復(fù)成本110萬元，故本次修復(fù)節(jié)約成本268萬元。

[1]郭三軍.金川礦區(qū)破損充填鉆孔永久性可修復(fù)綜合技術(shù)[J].中國(guó)礦山工程.2011,40(1):41.[2]王新民,古德生,張欽禮.深井礦山充填理論與管道輸送技術(shù)[M].長(zhǎng)沙:中南大學(xué)出版.2011.[3]劉同有,等.充填采礦技術(shù)與應(yīng)用[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2001.[4]姜 薇,雷國(guó)元,李鐵一,等. 細(xì)粒鐵尾礦膠結(jié)充填體性能試驗(yàn)研究[J].礦業(yè)研究與開發(fā),2014，34(05):26￣30. [5]李 力,李占金,楊立剛,等. 不穩(wěn)定礦體高效進(jìn)路充填采礦方法優(yōu)化研究與應(yīng)用[J].礦業(yè)研究與開發(fā),2014，34(04):1￣3,7.

2015￣03￣16)

秦國(guó)玉(1979-)，男，主要從事采礦方法及膠結(jié)充填技術(shù)管理工作，Email：qinguoyu@jnmc.com。