王志远 王超 梁化磊

一、14030工作面高位孔施工情况简介

14030工作面位于赵固二矿矿井西部，北侧主要为西轨道大巷、西轨道底抽巷、西胶带大巷、西总回风大巷以及F17-1断层，东侧为已回采结束的14021工作面，南邻F18断层，西侧为未开采区域。14030工作面开采标高为-660～-752m，14030工作面上顺槽长2095m，下顺槽长2270m，切眼长201m。二I煤层平均厚5.9m，煤层倾角4～6°，自2018年6月起至今，钻探队先后在14030工作面上顺槽通尺1240m、1700m及1140m使用ZDY12000LD型千米钻机施工高位抽放钻孔，钻孔累计进尺11337m，共开分支89个。

二、层位的选择及施工方案的确定

（一）地质情况分析

1.根据地勘孔12801和13152钻孔情况，结合工作面顶板探测钻孔取芯情况分析，二1煤顶部自下而上分别含有三层主要砂岩，分别为大占砂岩段（二I煤顶到大占砂岩底垂距6～7m，层厚4～7m，层面含较多白云母碎片及炭质，具交错层理，局部含泥质团块，为山西组主要标志层）、香炭砂岩段（二1煤顶到香炭砂岩底垂距15～17m，层厚3～5m，主要由灰色中细粒砂岩，中部夹杂一层砂质泥岩）、砂锅窑砂岩段（中粗粒砂岩，灰一灰白色，硅泥质胶结，二1煤顶到砂锅窑砂岩底垂距30～32m，层厚10～14m）。

（二）层位选择

14030工作面通尺1240加施工的高位抽放孔于2018年6月19日开钻，由于第一次施工高位孔，对合适层位处于摸索阶段，4号钻孔于2018年7月6日开始施工，8月16日分支孔4-13在393m处开分支成功后钻进至设计孔深855m（二1煤顶垂距35m），寻找层位花费31天，共开分支13个，最终确定层位为二1煤垂距30～40m砂锅窑砂岩段。

（三）施工方案的确定

由于工作面基岩厚度存在差异，每次施工前最好进行一次顶板探测，方案如下：大角度（17～21°）增倾角探测基岩顶届风化带（砂质泥岩段：浅灰色，大部风化呈黄色、红黄色，含铝土质及紫斑，偶见菱铁质鲡粒，裂隙具铁染），该层位返水为黄色，较为好判断，之后选择在砂锅窑砂岩中下部进行开分支，工具面调整为0°迅速降倾角，之后保持1～2°平稳钻进，着重强调每15～20m预留分支点，分支点越多越好。

三、供水系统的选择

1.利用地面3GB-15-12型注浆泵配合两趟注浆管（使用外径Φ60mm.壁厚8mm的高压流体管）供水，两趟管路均采用4挡（162L/min）供水，流量满足四级螺杆马达（250～330L/min）驱动要求，取代BPW516/16型喷雾泵，有效避免马达震动对孔内岩层的破坏，同时供水连续，使马达始终处于工作状态，并匀速旋转，使钻头均匀受力，降低人为塌孔情况。

2.如遇塌孔泵压会上升至7MPa，定向钻进时，起拔压力保持在10MPa左右为正常，当起拔压力过高时，不能盲目钻进，至少起钻50～100m或起钻至最高点进行冲孔，直至起拔压力正常;开分支时，泵压会上升0.5MPa，比如开分支前泵压为4MPa，开分支成功后，泵压变为4.5MPa，水色变浑，也就是生孔钻进。

四、塌孔段处理方案

14030工作面上顺槽施工高位钻孔塌孔段主要位于砂锅岩砂岩底板下约2～3m位置，常出现一层厚度约2～3m的砂质泥岩（含零星状云母片，泥硅质胶结，垂直裂隙充填白色次生矿物），该层位塌孔严重，裂隙发育，钻进期间常返出较大、表面光滑、黑色颗粒，冲孔效果不佳，应采取以下措施：

1.提前进行预测，钻孔施工至该层位时，至少以17-21°角度进行揭露，减少钻头对该层位围岩的破坏。

2.若钻孔已穿过该层位进入砂岩段，由于砂岩塑性较强，遇水容易膨胀，砂岩岩屑容易在塌孔段集聚导致泵压升高，应更换Φ73.5mm麻花鉆杆进行排渣，将该塌孔段尽可能冲净，一般判断标准为返清水，之后更换马达下钻进行定向，若下不到原孔内，则将工具面调为27°或90°进行轨迹绕行，上下绕行容易将层位围岩破坏，若该方案效果不佳，则下设Φ50mm抽采管进行井下注浆，水灰质量比为1：0.3-1：1.2，原则上先稀后稠。

五、防回水钻杆的使用

前期我队在通尺1140m施工的3号、4号钻孔，共计工程量为1888m，损耗5根马达（天津立林），本次施工5-1-1钻孔，在孔深125m起钻时出现卡钻现象，泵压达到7MPa，顺孔起钻后，发现马达不转，排查原因为钻孔塌孔后，孔内有压，卸压时，产生压差，岩粉容易进入马达，鉴于此，在上无磁后增加一根防回水钻杆，之后每100m增加一根，有效避免塌孔段卸压马达损坏现象，本次更换备用马达施工5-1-1钻进200m，马达完好。

六、开分支技术要求

1.定向钻进时，每20～30m预留1个分支点，分支点预留位置应选择在钻孔倾角正向增加处。

2.当定向钻进过程中遇到破碎带、地质构造等异常情况难以通过时，需采取以下开分支施工方法：将工具面调整至朝下方向，采用减压、控时钻进。开分支具体要求如下：当分支孔深0～3m时，钻速控制为2～5m/h;当分支孔深3～6m时，钻速控制为4～10m/h;当分支孔深大于6m时，保持正常钻速。

3.判断开分支是否成功的依据：对分支点以里钻孔用随钻测量系统进行测量，将测量出的倾角、方位角参数与原钻孔参数轨迹进行对比，若产生偏差，则开分支成功，若没有偏差，则开分支失败。开分支成功的表现方式为：钻机给进压力增大，钻孔返水含煤（岩）粉增多。

七、日常技术管理

1.要求每3m钻屑收集管理，通过对钻屑收集，便于判别层位，同时对照相邻地质勘探孔柱状及附近钻场取芯岩性对比分析，选定较稳定层位。

2.钻孔下设套管前，必须进行一次测斜，目的是为确定套管段方位，并且要求每次顺孔后均需要进行一次测斜记录，重新对老孔数据进行更新、覆盖。

3.加强对异常信息的收集，尤其是钻孔塌孔情况（内容包括：位置、岩性、返水、岩屑形状）;见风化带，一般返水见黄，主要目的是在钻孔剖面图中标定砂岩顶底板，为钻孔轨迹提供技术参考。

作者简介：王志远（1988-），男，汉族，河南焦作人，地质勘探工程师。