大直徑潛孔錘跟管鉆進(jìn)直排井施工技術(shù)研究與應(yīng)用

張曉昂，郝登峰，劉國(guó)衛(wèi)，齊治虎*

（1.河南省煤田地質(zhì)局，河南 鄭州 450016；2.河南豫中地質(zhì)勘查工程有限公司，河南 鄭州 450016；3.河南省能源鉆井工程技術(shù)研究中心，河南鄭州 450016；4.河南省自然資源科技創(chuàng)新中心（非常規(guī)天然氣開(kāi)發(fā)研究），河南 鄭州 450016）

0 引言

王臺(tái)鋪礦隸屬于沁水盆地晉城礦區(qū)，歷經(jīng)60多年的開(kāi)采，其煤層資源已經(jīng)枯竭，整個(gè)礦區(qū)于2017年關(guān)閉。受礦井開(kāi)拓延伸及開(kāi)采環(huán)境等因素的影響，王臺(tái)鋪礦礦井關(guān)閉后涌水量大幅增加。由于其15號(hào)煤層底板高于相鄰的鳳凰山生產(chǎn)礦，其涌水對(duì)鳳凰山礦的安全開(kāi)采產(chǎn)生重要的影響［1-2］。為迅速排出涌水，王臺(tái)鋪礦決定對(duì)井下排水系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，在系統(tǒng)中加入大直徑直排井進(jìn)行排水。直排井可將涌水從井下直接通過(guò)豎直通道排到地面，不影響礦井原排水系統(tǒng)且排水效率高，是目前礦井最常用的排水方法之一［3］。根據(jù)王臺(tái)鋪礦排水要求，需對(duì)礦井620水平主排水點(diǎn)布置3口直排井進(jìn)行排水，直排井間距5 m，垂深205 m，井徑650 mm。由于鉆井目的層為礦井巷道，無(wú)法采用常規(guī)泥漿進(jìn)行鉆進(jìn)，而常規(guī)空氣鉆進(jìn)空氣耗量大，鉆進(jìn)成本高。為解決上述問(wèn)題，本文提出了一種潛孔錘跟管鉆進(jìn)工藝技術(shù)，采用大直徑潛孔錘進(jìn)行沖擊回轉(zhuǎn)碎巖，提高了鉆進(jìn)效率，利用隨鉆套管在井壁與鉆桿之間形成新的鉆井流體循環(huán)通道，有效降低了空氣消耗，在大直徑直排井鉆進(jìn)施工中取得了顯著的效果［4］。

1 工程概況

王臺(tái)鋪直排井位于山西省晉城市北石店鎮(zhèn)朝天宮村1號(hào)風(fēng)井院內(nèi)，主要負(fù)責(zé)排除礦井620水平主排水點(diǎn)附近的涌水，涌水量約600 m3/h。根據(jù)工程設(shè)計(jì)，擬建設(shè)3口直排井進(jìn)行排水，直排井間距5 m，底部鉆穿15號(hào)煤巷道，落底至620東大巷底板，垂深205 m。本區(qū)位于沁水復(fù)向斜、晉獲褶斷帶和沁水盆地南緣東西—北東向展布的弧形褶斷帶以及陽(yáng)城西哄哄—晉城石盤(pán)東西向斷裂帶之間，井田內(nèi)地層平緩，除波幅不大的褶皺外，斷層不發(fā)育，地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，因此直排井?dāng)M設(shè)計(jì)為二開(kāi)結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

圖1 王臺(tái)鋪直排井井身結(jié)構(gòu)示意Fig.1 Profile of the straight drainage well in Wangtaipu Mine

一開(kāi)：用?850 mm鉆頭鉆至10.7 m，下入?720 mm、壁厚8 mm的J55級(jí)表層套管10.7 m，封固地表疏松層，固井水泥返至地面。

二開(kāi)：用?650 mm鉆頭鉆至205 m，下入?560 mm、壁厚12 mm的J55級(jí)生產(chǎn)套管205.5 m，生產(chǎn)套管高出地面0.5 m，不固井。

由于二開(kāi)直徑設(shè)計(jì)為?650 mm，井深達(dá)205 m，常規(guī)技術(shù)鉆進(jìn)較為困難：

（1）無(wú)法采用常規(guī)鉆井液進(jìn)行鉆進(jìn)。?650 mm井眼采用常規(guī)鉆井液鉆井時(shí)，受排量限制環(huán)空返速低，攜巖較為困難，機(jī)械鉆速低，如元壩103H井平均機(jī)械鉆速僅為1.18 m/h，且由于直排井二開(kāi)底部直接與620東大巷巷道連通，若采用常規(guī)鉆井液鉆通巷道時(shí)，鉆井液會(huì)瞬間漏失，易造成井壁坍塌，并對(duì)巷道安全產(chǎn)生重要影響。

（2）采用常規(guī)氣體鉆進(jìn)時(shí)，所需氣體排量理論上應(yīng)大于300 m3/min，耗氣量大，設(shè)備成本高。尤其是鉆遇地層出水時(shí)，氣體排量和壓力進(jìn)一步增大，設(shè)備配套壓力大。

（3）貫通式潛孔錘反循環(huán)鉆進(jìn)可滿足大尺寸井眼鉆進(jìn)需要，但該技術(shù)需要雙通道水龍頭、雙壁主動(dòng)鉆桿和雙壁鉆桿等鉆具配套，且對(duì)鉆機(jī)要求高，施工成本較高。

針對(duì)上述問(wèn)題，本文提出了一種大直徑潛孔錘跟管鉆進(jìn)工藝技術(shù)，采用隨鉆跟管技術(shù)解決王臺(tái)鋪直排井大井眼施工的技術(shù)難題。

2 大直徑潛孔錘跟管鉆進(jìn)技術(shù)

2.1 工作原理

大直徑潛孔錘跟管鉆進(jìn)系統(tǒng)如圖2所示，其主要有鉆機(jī)、空壓機(jī)、孔口密封裝置、鉆桿、內(nèi)套管、跟管機(jī)構(gòu)、大直徑潛孔錘和鉆頭等組成。跟管機(jī)構(gòu)底部直徑與鉆頭直徑接近，可沿內(nèi)套管上下滑動(dòng)，其長(zhǎng)度與單根套管長(zhǎng)度相近。

圖2 大直徑潛孔錘跟管鉆進(jìn)系統(tǒng)示意Fig.2 Schematic diagram of the large-diameter DTH hammer casing drilling system

工作時(shí)，高壓氣體經(jīng)鉆桿中心通道進(jìn)入潛孔錘，驅(qū)動(dòng)其沖擊碎巖，然后進(jìn)入鉆頭中心通道下行冷卻鉆頭，并攜帶巖屑經(jīng)鉆頭與孔壁間的環(huán)形間隙上返。由于跟管機(jī)構(gòu)與井壁間的環(huán)形間隙較小且環(huán)形空間由孔口密封裝置密封，當(dāng)氣體與巖屑流經(jīng)潛孔錘頂部時(shí)，在壓差作用下進(jìn)入跟管機(jī)構(gòu)，然后經(jīng)內(nèi)套管與鉆桿之間的環(huán)形間隙上返，最后經(jīng)由孔口密封裝置進(jìn)入排砂管排出孔外。顯然，內(nèi)套管與鉆桿之間的環(huán)形空間遠(yuǎn)小于鉆桿與孔壁的環(huán)形間隙，因此可大幅降低空氣量的需求。

鉆進(jìn)時(shí)，其工作原理如圖3所示。鉆機(jī)帶動(dòng)鉆桿驅(qū)動(dòng)潛孔錘和鉆頭回轉(zhuǎn)，內(nèi)套管不回轉(zhuǎn)且其上部由吊卡固定在孔口密封裝置上。隨著鉆孔的延伸，鉆桿和潛孔錘、鉆頭不斷下行，跟管機(jī)構(gòu)在重力作用下隨之沿內(nèi)套管外表面下行，直至跟管機(jī)構(gòu)頂部與內(nèi)套管底端的限位臺(tái)階配合，回次結(jié)束。然后停鉆強(qiáng)力沖洗孔底，待排渣干凈后，打開(kāi)孔口密封裝置，連接鉆桿和內(nèi)套管開(kāi)始下一回次鉆進(jìn)，重復(fù)上述操作，直至完鉆。

圖3 大直徑潛孔錘跟管鉆進(jìn)工作原理Fig.3 Working principle of large-diameter DTH hammer casing drilling

從大直徑潛孔錘跟管鉆進(jìn)工作原理可知，該技術(shù)的最大優(yōu)勢(shì)在于鉆桿與井壁之間設(shè)計(jì)了一層內(nèi)套管，氣體攜帶巖屑從內(nèi)套管與鉆桿間的環(huán)形間隙上返，流動(dòng)通道面積大幅減小，降低了空氣消耗量，且氣體對(duì)孔壁的擾動(dòng)較小，復(fù)雜地層鉆進(jìn)時(shí)能有效降低井壁的坍塌、掉塊等風(fēng)險(xiǎn)［5］。此外，內(nèi)套管及跟管機(jī)構(gòu)可現(xiàn)場(chǎng)取材并現(xiàn)場(chǎng)簡(jiǎn)單制作，無(wú)需特殊加工，與貫通式潛孔錘反循環(huán)技術(shù)相比，設(shè)備配套簡(jiǎn)單，鉆具要求低，大幅降低了設(shè)備成本。

與常規(guī)潛孔錘技術(shù)相比，大直徑潛孔錘跟管鉆進(jìn)的關(guān)鍵在于跟管機(jī)構(gòu)和孔口密封裝置的設(shè)計(jì)。

2.2 跟管機(jī)構(gòu)

跟管機(jī)構(gòu)如圖4所示，主要由內(nèi)套管、滑動(dòng)套管、上端蓋、導(dǎo)流罩、柵格底板、固定短管等組成?；瑒?dòng)套管由普通套管加工而成，外徑377 mm，其頂部上端蓋內(nèi)徑與內(nèi)套管外徑相同，尾端焊接有直徑580 mm的導(dǎo)流罩，導(dǎo)流罩內(nèi)部設(shè)有多個(gè)徑向擋板，對(duì)導(dǎo)流罩進(jìn)行支撐并作為氣體與巖屑的入口。鉆進(jìn)時(shí)，跟管機(jī)構(gòu)坐落在潛孔錘上方，隨潛孔錘沿內(nèi)套管向下移動(dòng)直至跟管機(jī)構(gòu)頂端端蓋坐落在內(nèi)套管的限位臺(tái)階上，鉆進(jìn)回次結(jié)束。

圖4 跟管機(jī)構(gòu)示意及實(shí)物Fig.4 Schematic diagram and physical product of the casing drilling mechanism

跟管機(jī)構(gòu)可采用普通鉆井套管焊接而成，可就地取材。鉆進(jìn)時(shí)，其主要依靠重力沿內(nèi)套管下行，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠。

2.3 孔口密封裝置

孔口密封裝置是大直徑潛孔錘跟管鉆進(jìn)技術(shù)的重要組成部分，主要用于孔口密封并將巖屑引導(dǎo)至泥漿池內(nèi)［6］。如圖5所示，孔口密封裝置主要由殼體、連接法蘭、端部密封系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)密封系統(tǒng)和套管吊卡組成?？卓诿芊庋b置通過(guò)法蘭與孔口管連接，兩者之間設(shè)置一個(gè)橡膠密封墊圈，用于密封內(nèi)套管與連接法蘭之間的環(huán)狀間隙，防止氣體和巖屑從該間隙溢出，該密封結(jié)構(gòu)可視為孔口一級(jí)密封。套管吊卡用于懸掛內(nèi)套管，在加接套管時(shí)防止其落入井底。

圖5 孔口密封裝置示意及實(shí)物Fig.5 Schematic diagram and physical product of the wellhead sealing device

旋轉(zhuǎn)密封系統(tǒng)由膠塞、軸承和外管組成。軸承內(nèi)圈直徑大于鉆桿直徑，兩者之間通過(guò)膠塞密封，膠塞可隨鉆桿回轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)外管上設(shè)有排砂管，將氣體和巖屑引到泥漿池。該旋轉(zhuǎn)密封系統(tǒng)可防止巖屑從鉆桿與殼體之間的環(huán)空上行，可視為孔口密封裝置的二級(jí)密封。

旋轉(zhuǎn)密封系統(tǒng)頂部設(shè)有端部密封系統(tǒng)，防止旋轉(zhuǎn)密封系統(tǒng)失效后氣體攜帶巖屑從孔口逸出，影響現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)安全。

2.4 大直徑潛孔錘及鉆頭

氣動(dòng)潛孔錘是利用壓縮空氣交換進(jìn)入前后氣室，推動(dòng)潛孔錘活塞往復(fù)沖擊鉆頭，破碎孔底巖石［7］，合理選用潛孔錘，對(duì)提高大直徑孔施工的工作效率，降低施工成本具有重要意義。本研究采用TH24型潛孔錘，該潛孔錘無(wú)內(nèi)缸結(jié)構(gòu)，可靠性高，耗氣量低，廣泛用于鉆進(jìn)硬巖地層和溶洞、裂隙等復(fù)雜地層。潛孔錘外徑525 mm，工作風(fēng)壓1.7～2.4 MPa，工作風(fēng)量95 m3/min，鉆孔直徑600～800 mm。

TH24-650型鉆頭底面形狀為中心下陷型，在采用低—中風(fēng)壓鉆進(jìn)軟—中硬以及裂隙地層時(shí)，有較好的鉆進(jìn)效率和鉆孔垂直度，適用于煤層及煤系地層的大直徑孔項(xiàng)目施工［8］。鉆頭直徑650 mm，噴嘴數(shù)量6個(gè)。潛孔錘及鉆頭如圖6所示。

圖6 TH24-650型大直徑潛孔錘及鉆頭Fig.6 TH24-650 large-diameter DTH hammer and bit

2.5 套管選型

隨鉆進(jìn)深度的增加，套管連接數(shù)增加，其自身重力隨之增加，內(nèi)部應(yīng)力達(dá)到屈服極限時(shí)，套管便會(huì)發(fā)生斷裂失效。因此，建立套管應(yīng)力理論模型，確定不同鉆進(jìn)深度所需的套管參數(shù)，對(duì)保證潛孔錘跟管鉆進(jìn)安全具有重要意義。

根據(jù)套管受力情況（見(jiàn)圖7）可以判斷套管破壞形式主要為退刀槽處的軸向拉壓變形破壞?？紤]到施工及設(shè)備安全，當(dāng)結(jié)構(gòu)發(fā)生塑性變形時(shí)即認(rèn)為套管強(qiáng)度失效。

從圖7可知，隨鉆進(jìn)深度增加，套管柱自重隨之增加使其易在壁厚薄弱的螺紋根部退刀槽處最先發(fā)生過(guò)載破壞。根據(jù)材料力學(xué)理論，采用截面法研究套管螺紋退刀槽處截面I-I處正應(yīng)力如下式：

圖7 套管軸向受力示意Fig.7 Axial force on casing

式中：σ——軸向力引起的套管截面正應(yīng)力，Pa；F——套管柱所受拉力，N；P——套管所受壓力，N；n——套管安裝節(jié)數(shù)；l——單節(jié)套管長(zhǎng)度，m；ρ——單位長(zhǎng)度套管質(zhì)量，kg/m；A——套管螺紋根部斷面面積，m2；D——套管外徑，m；Dt——退刀槽內(nèi)徑，m。

則套管縱向破壞荷載校核如下式：

式中：σs——材料屈服強(qiáng)度，Pa；S1——安全系數(shù)，考慮套管跟管鉆進(jìn)時(shí)會(huì)受到地層摩擦力、退刀槽截面會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中造成疲勞破壞，S1數(shù)值一般取3～5。

生3：詹天佑你是多么認(rèn)真呀！“大概、差不多”不能說(shuō)，真是精益求精。而我呢，做事學(xué)習(xí)總抱有“馬馬虎虎，差不多就行了”的態(tài)度，看來(lái)，我今后無(wú)論做什么也該一絲不茍呀！

本技術(shù)采用?273 mm套管進(jìn)行跟管鉆進(jìn)，套管屈服強(qiáng)度400 MPa，軸向壓力為0，單節(jié)套管長(zhǎng)度8 m，螺紋牙高1.5 mm，由于跟管鉆進(jìn)過(guò)程中，套管所受擾動(dòng)較小，因此安全系數(shù)取3。根據(jù)《地質(zhì)鉆探手冊(cè)》套管規(guī)格［9］，可由式（2）計(jì)算不同壁厚套管的跟管深度，其結(jié)果如圖8所示。

圖8 不同壁厚套管可跟管深度Fig.8 Casing drilling depth of casing with different thickness

由于王臺(tái)鋪礦直排井井深僅205 m，因此選用壁厚7.1 mm的套管進(jìn)行跟管鉆進(jìn)，以減少施工成本。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

3.1 施工設(shè)備及機(jī)具

該直排井設(shè)計(jì)井深205 m，選用TSJ-2000型水源鉆機(jī)。該鉆機(jī)依靠轉(zhuǎn)盤(pán)帶動(dòng)鉆桿與潛孔錘回轉(zhuǎn)，傳動(dòng)平穩(wěn)，密封性好，廣泛用于水源、中淺層石油、天然氣等鉆探，也可用于地?zé)?、地質(zhì)等其它工程鉆孔。額定鉆進(jìn)深度1500～2000 m，轉(zhuǎn)盤(pán)最大扭矩18 kN·m，卷?yè)P(yáng)機(jī)最大提升力90 kN。

空壓機(jī)選用1070P型空壓機(jī)，額定風(fēng)壓2.4 MPa，額定風(fēng)量30.3 m3/min。

鉆塔垂直高度24.5 m，最大負(fù)荷500 kN。

3.2 鉆進(jìn)規(guī)程參數(shù)設(shè)計(jì)

潛孔錘鉆進(jìn)工藝參數(shù)包括鉆壓、轉(zhuǎn)速、供風(fēng)量和風(fēng)壓等參數(shù)。合理選擇鉆進(jìn)規(guī)程有利于提高設(shè)備工作效率、保持孔底清潔、提高機(jī)械鉆速、降低開(kāi)發(fā)成本等。

3.2.1 注氣量

潛孔錘鉆進(jìn)時(shí)，供風(fēng)量須同時(shí)滿足潛孔錘工作和攜巖需求，注氣量不足時(shí)，難以有效地將井下巖屑順利、連續(xù)地輸送至地表，會(huì)在井內(nèi)聚集造成沉降卡鉆，同時(shí)降低潛孔錘輸出功率，影響碎巖效率及鉆進(jìn)速度。當(dāng)注氣量過(guò)大時(shí)，盡管可提高潛孔錘沖擊功，但其能量利用率降低，能量損失大，且易發(fā)生活塞斷裂、鉆頭快速磨損等復(fù)雜事故。正常作業(yè)時(shí)，空壓機(jī)壓力主要克服壓縮空氣在循環(huán)系統(tǒng)中的沿程損失、局部損失和溫度變化產(chǎn)生的壓力降，以保證潛孔錘正常作業(yè)、巖屑順利上返至地表。通常情況下，相同條件下的潛孔錘，風(fēng)壓越高，沖擊能量越大，鉆速也隨之增加［10-12］。

式中：Q——壓風(fēng)機(jī)的供風(fēng)量，m3/min；v——上返風(fēng)速，一般取15～25 m/s；D——套管內(nèi)徑，m；d——鉆桿外徑，m；K1——孔深修正系數(shù)，孔深為100～200 m時(shí)，取1.05～1.1，孔深為500 m時(shí)，取1.25～1.3；K2——孔內(nèi)有涌水時(shí)的風(fēng)量增加系數(shù)，中、小涌水量時(shí)，取1.5。

依據(jù)王臺(tái)鋪礦直排井井身結(jié)構(gòu)、地層出水量及施工工藝，由式（3）計(jì)算該直排井最小注氣量為59.30 m3/min。又因TH-24型潛孔錘工作耗氣量為96 m3/min，故推薦該直排井注氣量為60～90 m3/min。

3.2.2 鉆壓

潛孔錘工作時(shí)，靜載鉆壓能克服其回彈，保證切削具與巖石緊密接觸，將沖擊波傳遞給巖石，實(shí)現(xiàn)高效碎巖。但鉆壓過(guò)大會(huì)導(dǎo)致鉆頭回轉(zhuǎn)扭矩及摩擦力增大，引起切削齒過(guò)度磨損［14-15］。鉆壓主要由潛孔錘性能和巖石性質(zhì)決定，合理的單位鉆頭直徑鉆壓推薦值為0.05～0.1 kN/mm［9］。

王臺(tái)鋪直排井所使用的大直徑潛孔錘鉆頭直徑為650 mm，故推薦鉆壓的取值范圍為32.5～65 kN。

3.2.3 工作轉(zhuǎn)速

潛孔錘工作時(shí)，回轉(zhuǎn)主要改變切削齒碎巖位置，同時(shí)剪切破壞齒間巖脊。轉(zhuǎn)速過(guò)高將加快切削齒磨損，過(guò)低將造成切削刃重復(fù)破碎，引起鉆頭回轉(zhuǎn)受阻，導(dǎo)致鉆進(jìn)效率降低［16］。因此，轉(zhuǎn)速是否合理將直接影響鉆進(jìn)速度和鉆頭壽命。通常情況下，巖石越硬或鉆頭直徑越大，轉(zhuǎn)速越小。根據(jù)鉆遇地層，可選擇的轉(zhuǎn)速范圍為：覆蓋層40～60 r/min，軟巖層30～50 r/min，中硬巖層20～40 r/min，硬巖層10～30 r/min。

由于王臺(tái)鋪礦直排井鉆遇地層為砂巖和泥巖，巖性較軟，又因該直排井使用的鉆頭直徑大，因此推薦該直排井轉(zhuǎn)速為30 r/min。

3.3 鉆井施工工藝

（1）一開(kāi)井段施工。為施工便利，降低施工成本，利用?850 mm旋挖鉆機(jī)及人工開(kāi)挖的方式，鉆進(jìn)10.7 m穿過(guò)表層土層。鉆進(jìn)完畢后下入?720 mm表層套管1根，經(jīng)48 h固井候凝后開(kāi)展二開(kāi)鉆井施工。

（2）二開(kāi)井段施工。二開(kāi)鉆井主要使用潛孔錘跟管鉆進(jìn)技術(shù)，鉆柱組合為：?650 mm潛孔錘鉆頭+?525 mm潛孔錘+?178 mm鉆鋌+扶正器+?127 mm鉆桿+方鉆桿。跟管機(jī)構(gòu)內(nèi)套管采用常規(guī)?273 mm套管。

3.4 王臺(tái)鋪礦直排井施工效果

王臺(tái)鋪礦3口直排井均采用本文提出的新型大直徑潛孔錘跟管鉆進(jìn)技術(shù)，總進(jìn)尺為583 m。根據(jù)施工情況，大直徑潛孔錘跟管鉆進(jìn)技術(shù)取得了較好的效果。

（1）鉆進(jìn)效率高、施工成本低。王臺(tái)鋪礦3口直排井平均建井周期20 d，平均鉆效10 m/h，鉆進(jìn)效率大大提高。鉆井過(guò)程中供風(fēng)量為60.6 m3/min，風(fēng)壓為2.0～5.0 MPa，排渣效果良好，有效減少了空壓機(jī)風(fēng)量要求，大幅降低了施工成本。排渣效果如圖9所示。

圖9 跟管鉆進(jìn)上返的巖屑Fig.9 Cuttings returned in casing drilling

（2）全井測(cè)斜、糾偏，保證了鉆孔垂直度。為保證成孔質(zhì)量，王臺(tái)鋪礦3口直排井均進(jìn)行全井測(cè)斜，每9 m測(cè)斜一次。井斜角超過(guò)1°時(shí)，下入無(wú)磁鉆鋌準(zhǔn)確測(cè)定鉆孔傾角及方位角，同時(shí)開(kāi)展鉆孔糾偏作業(yè)。3口井完鉆時(shí)，全井井斜均低于1°，“狗腿”度小，井身質(zhì)量?jī)?yōu)秀。

（3）王臺(tái)鋪礦3號(hào)煤層已開(kāi)采完畢，形成采空區(qū)，其地質(zhì)條件復(fù)雜，易造成地層失穩(wěn)、坍塌、漏風(fēng)等現(xiàn)象［17］。鉆至采空區(qū)時(shí)，跟管鉆進(jìn)技術(shù)無(wú)法通過(guò)開(kāi)放空間形成有效循環(huán)，井內(nèi)大量巖屑重復(fù)循環(huán)無(wú)法排出，從而產(chǎn)生卡鉆、埋鉆等事故。為此，現(xiàn)場(chǎng)采用清水排渣、水泥漿堵漏的方式解決穿采空區(qū)施工困難問(wèn)題。該方法堵漏效果明顯，后續(xù)持續(xù)鉆進(jìn)至205 m深巷道底部時(shí)無(wú)異常情況發(fā)生。

4 結(jié)論

大直徑孔鉆探施工不僅對(duì)人員綜合技術(shù)水平、鉆探設(shè)備能力及配套設(shè)備要求高，而且鉆孔質(zhì)量控制難度大，因此在王臺(tái)鋪礦直排井項(xiàng)目施工中，設(shè)計(jì)了一種新型潛孔錘跟管鉆進(jìn)技術(shù)，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用得出以下結(jié)論：

（1）大直徑潛孔錘跟管鉆進(jìn)技術(shù)成功應(yīng)用于王臺(tái)鋪礦3口直排井的施工，總進(jìn)尺583 m，平均鉆速10 m/h，全井空氣鉆進(jìn)過(guò)程較為順利。

（2）大直徑孔施工中加入跟管機(jī)構(gòu)后，有效減少空氣消耗量，只需配備2臺(tái)空壓機(jī)，即可滿足空氣消耗量要求，大幅降低了施工成本；且跟管機(jī)構(gòu)由現(xiàn)有規(guī)格套管加工而來(lái)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便。

（3）孔口密封裝置密封效果良好，有效防止了空氣和巖屑從孔口溢出，保證了跟管鉆進(jìn)順利進(jìn)行。

（4）鉆遇3號(hào)煤層采空區(qū)時(shí)，由于循環(huán)漏失導(dǎo)致巖粉無(wú)法上返，因此需對(duì)跟管機(jī)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，以提高大直徑潛孔錘跟管鉆進(jìn)技術(shù)在穿采空區(qū)施工的能力。