刘 斌，杨 博，张 磊，何 磊，李高锋

(1.陕西华彬雅店煤业有限公司，陕西 彬州 713500；2.彬县煤炭有限责任公司，陕西 咸阳 712000)

0 引言

随着我国煤炭行业的不断发展，煤矿生产已逐步进入正规化。为了确保煤矿的安全生产，水文地质类型复杂、极复杂或者有突水淹井危险的矿井，应当在井底车场周围设置防水闸门或者在正常排水系统的基础上另外安设由地面直接供电控制，且排水能力不小于最大涌水量的潜水泵排水系统[1-3]。对不具备形成独立潜水泵排水系统条件，与正常排水系统共用排水管路的老矿井，必须安装控制阀门，实现管路间的快速切换。这就要求新建矿井必须从地面向井下钻凿施工大孔径排水孔，以满足矿井应急排水需求。

在钻孔施工过程中，孔内落物现象时常出现[4-5]，每个施工队伍都有自己的经验和心得，现以雅店煤矿强排孔施工时出现落物现象为例，做探讨分析。

1 工程概况及施工过程

1.1 工程概况

雅店煤矿位于陕西省彬州市西北雅店村以南、泾河东岸的阶地上，行政区划主要属长武县芋园乡管辖，仅北部生活区的一部分属彬县北极镇。该煤矿地处彬长矿区，属于黄陇侏罗纪煤田中段。根据陕西华彬雅店煤业有限公司前期的工程设计，施工的工程量包含4个强排钻孔的钻探施工及管路安装，钻孔平均深度481 m/孔(1#煤2个钻孔平均深度484 m，4#煤2个钻孔平均深度478 m)，总工作量1 924 m。现以1号钻孔在施工过程中发生的井内落物打捞情况为例开展具体分析。

1.2 施工过程

施工方案：根据设计要求，1#煤施工的强排孔在0～484 m需全孔下入φ426 mm的无缝钢管并进行固井，并且要求井底坐标最大偏斜距离不大于1 m。综合各方面施工因素考虑，强排孔钻探施工分三次钻进成孔。具体施工时，首先用φ700 mm钻头钻进至25 m(基岩界面以下2 m)处，下入φ650 mm×12 mm表层套管，将表层套管稳固的座在基岩上，保护孔壁不坍塌、不掉块；接着，用φ220 mm钻头从25 m处钻进至目标深度(为确保顺利中靶，采用无线随钻测斜仪配合螺杆测斜纠斜)；随后，用φ350 mm钻头从25 m处扩孔至目标深度，接着用φ600 mm钻头从25 m处扩孔至目标深度；最后，下入φ426 mm无缝钢管并进行固井。图1为强排孔结构示意图。

图1 强排孔结构图

具体施工过程：①从地表向下0～25 m，采用TSJ2000B型钻机、TB-1200/7泥浆泵、φ127 mm钻杆、φ700 mm四翼PDC钻头进行钻进施工，见基岩后继续钻进2 m，下入φ650 mm×12 mm表层套管，将表层套管稳固的座在基岩上，起到保护孔壁不坍塌、不掉块的作用；②采用φ159 mm钻铤、φ220 mmPDC钻头从25 m处继续钻进至井底目标位置，钻进过程中采用螺杆和无线随钻测斜仪进行不断的测斜和纠斜，以确保井底坐标达到甲方要求;③采用φ168 mm钻铤、φ350 mm牙轮钻头扩孔至井底目标位置；④采用φ168 mm钻铤、φ600 mm牙轮钻头进行扩孔至井底目标位置。

事故的发生：施工事故发生在第④步，在采用φ168 mm钻铤、φ600 mm牙轮钻头扩孔至371.4 m处时，施工员发现进尺异常缓慢，于是立即起钻，检查后发现牙轮钻头磨损严重，并且其中3个牙轮脱落掉入孔内。

2 事故处理及经验总结

2.1 事故处理

落物状况：根据下钻探查分析，推测判断掉落的牙轮在380～385 m处，而此深度的钻孔直径为φ350 mm，而且孔内被扩孔所产生的岩粉和泥浆所填充，因此掉落物被埋没在岩粉和泥浆当中。因为3块井内落物均为材质坚硬且具不规则形状的合金牙轮，并且井内情况复杂，所以首先否定了利用磨鞋磨掉落物的方案[6-8]。

套铣打捞：经过综合分析以上具体事故状况，并结合以往钻井落物工作经验，决定制作套铣打捞器进行打捞。套铣打捞器需要用φ273 mm无缝钢管作为套铣筒，上部焊接φ127 mm钻杆母接手，下部套管头为铣槽加镶合金作为长城刺状铣鞋钻头，向上30 mm，一周平均钻φ10 mm钻孔20个，铜焊镶入长度200 mm的钢丝绳。在套铣打捞器制作完成后，将自制的φ273 mm套铣打捞器连接至φ127 mm钻杆，然后下钻进行套铣打捞。当钻具下至380 m时遇阻，经分析判断为上部洛河组掉块，开车轻压慢转，将掉块磨损，继续钻进却并没有发现落物；后经过多次重复的套铣打捞，终于成功将第一块落物打捞出井。后续采用同样的办法将其他两块落物依次打捞上来，至此事故处理完毕。

2.2 经验总结及改进措施

事故处理经验：①该段地层处于白垩纪宜君组砾岩层段(360～434 m)，钻进条件极为复杂。在钻进过程中，扒车现象严重，钻具跳动厉害，对钻头产生很大程度的损坏，并且对钻头牙轮链接的牢固性有着很严峻的考验；②在扩孔钻进过程中，泥浆的比重大、粘度高、加上孔内失水量大，导致泥浆中含沙比重始终较高，岩粉颗粒始终悬浮于泥浆中，导致孔底不干净，落物埋没在泥浆当中，增加了对落物的找寻难度；③钻进施工过程中，该钻头在连续钻进220 m的过程中始终没有上钻对钻具情况进行检查了解，进一步增加了事故发生的概率。

改进措施：在总结以上经验的同时，对今后在施工过程中提出以下几点改进措施。①首先要多结合地层地质条件根据钻进时捞取的录井砂样，及时分析判断地层状况[9-11]；②根据不同的地层状况来选择相应的钻进参数和钻头类型；③根据地层情况、钻进速度，配置适宜地层钻进的高效泥浆；④无论是上钻后还是下钻前，都必须要仔细检查钻具的可靠性，以尽量减少井内事故的发生为目的；⑤多观察记录钻进进尺情况、泥浆循环情况、泵压情况，如果有持续2 h无进尺或钻进异常缓慢的情况，则必须上钻检查钻头等钻具。

3 结语

井内落物打捞要具体情况具体分析，不同的落物种类及井内情况，采取的打捞方式也不尽相同，在研究确定打捞方案、选择打捞工具时，应遵循“井下打捞、地面保障”的原则。总之，井下的打捞要通过细致缜密的调查研究和方案设计，对每次施工情况做好详细的记录分析，多总结归纳，才能够为以后的钻进工作高效优质的完成积累实践经验。