在矿井下打深钻孔的故障及处理.doc

1、1在矿井下打深钻孔的故障及处理【摘要】鹤岗分公司兴山矿井下高瓦斯区及积水区多，用钻孔排放瓦斯及积水是常年不懈地工作。在打钻过程中经常遇到夹钎、喷孔、卡钻、掉钻等故障，严重时引起瓦斯突出。该矿在多年地实践中积累了处理常见故障的经验，提高了成孔率，减少了钻具损耗。 【关键词】 夹钎，喷孔，卡钻，掉钻 1.钻孔常见故障及原因 1）常见故障 （1）喷孔。在南二石门 183 层回风巷向上部 15 层运输巷打放水孔时， 钻场布置 4 个钻孔，用 ZY-750 型钻机，89mm 钻头，50*750mm钻杆作业，前两个钻孔采用无岩芯钻进，钻进 61.5m 刚见 15 层底板突然发生喷孔、塌孔、卡钻事故，喷出大

2、量的瓦斯和 2t 多煤粉，两个钻孔因塌孔而报废。施工第三个钻孔时，改用取岩芯钻进，用 113mm 钻头，50*750mm 钻杆，钻至见煤后。更换中孔压风式螺纹钻杆，钻头采用三种不同规格的三翼硬质合金钻头，先用 65mm 钻头，再用 89mm 钻头，最后用 115mm 钻头，钻杆一直用 42*800mm 均钻到见煤为止，进行了三次清孔和扩孔工作。每次清孔和扩孔前，先将孔内瓦斯浓度稀释到安全界限内再钻进，仅而，避免了喷孔、塌孔、卡钻事故的发生。 （2）卡钻。回采 22 层新区时，该区切眼外侧上方有一条积水旧巷，与新区切眼相距 35m，需打孔放水。据资料查证，钻孔需穿过断层破碎带。2钻场设在三水平回

3、风巷，共布置 4 个钻孔，前 3 个钻孔钻进约 45m 时，孔内瓦斯大量涌出，并夹杂 13cm 颗粒岩石，部分岩石含有泥岩，造成塌孔、卡钻等现象。第 4 个钻孔采用取岩芯法，对钻孔破碎带实施下套管，套管直径为 89mm，确保钻孔不坍塌，成功地完成了泄水任务。 经实践感到：钻孔角度与煤层倾斜方向夹角越小，越易塌孔、卡钻；煤质松软、破碎，越容易塌孔、卡钻；遇到断层破碎带，瓦斯涌出量大、易喷孔、塌孔、卡钻。 2）造成故障的原因 （1）喷孔。喷孔是煤层或破碎岩层中积聚大量的高压瓦斯，钻孔揭露该区域时，高压瓦斯和矿压集中应力瞬间释放的一种现象。喷孔时孔内的高压瓦斯气流向孔口喷出，并携带大量的煤岩粉喷向巷

4、道，孔口烟雾弥漫，伴有气流冲击声，持续时间几十秒，喷出的煤岩粉堆积在孔口附近，重量可达几十吨，巷道内瓦斯超限，喷孔往往造成塌孔、卡钻等现象，无法继续钻进，必须马上停钻，撤人。当钻孔进入煤层时，由于钻头的快速旋转，对煤体产生冲击和破碎作用，吸附状态的瓦斯在煤体上迅速解吸，加之游离状态瓦斯1，一齐涌向钻孔，钻孔内瓦斯量猛增几倍到几十倍。钻孔内外形成较大地压力差，高压瓦斯流对破坏的煤体颗粒起着边运送、边粉化的作用。同时又向钻孔周围不断地扩大破坏范围，由于钻孔孔径小，钻孔又被堵塞，瓦斯和粉化了煤岩颗粒难以迅速地排除孔外，钻孔内外压力差急剧加大，突破钻孔周围煤、岩体抗拉强度，便形成强烈地喷孔，当喷孔遇到

5、火源便引起爆炸。 （2）卡钻和夹钻。钻机拖不动钻具旋转称为卡钻或夹钻。引起卡钻3和夹钻原因为：钻孔孔底进入破碎岩层，岩块将钻头或钻杆卡住，造成卡钻；钻孔深，孔内煤岩粉多，排渣困难，孔内煤岩粉越积越多，越挤越紧，塌孔、堵孔范围越来越大，破碎的煤岩粉把钻头和钻杆箍死，钻具无法进退，造成夹钻。喷孔、塌孔、卡钻、夹钻是钻孔事故中不同现象，卡钻往往能扭断钻杆，损坏和丢失钻具。 2.常见故障的处理 兴山矿用 ZY-750 型钻机作业，遇到故障的处理方法为： 1）夹钻处理。遇到夹钻时，需减缓钻机的推进速度，推进力不超过8MPa。钻速由缓慢逐渐加快至中速，直至正常钻进，对破碎地段应加套管维护钻孔。 2）喷孔处

6、理。选择取岩芯方式钻进，让钻孔内残留的煤、岩尽量少，再经几次清孔，保证钻孔畅通，降低钻孔内外压力差，严格控制瓦斯涌出量。当遇到喷孔时，钻孔内喷出大量煤粉，往往会将钻杆挤死，造成卡钻，此时，钻具不能再向前推进，需往后退，后退时钻杆不要旋转，应强行向孔外拉。喷孔时会涌出大量的瓦斯，待巷道瓦斯稀释到安全界限后，方可重新作业。 3）卡钻处理。将钻机操作台上的旋转把子正反来回搬动，让钻杆抖动，促使孔内煤岩块松动。当钻杆中的水流到孔口位置时，钻杆再来回转动，直至钻具能正常旋转，让钻具在原位转动，等待煤粉全部排净，再倒卸钻杆。倒卸钻杆时不能直接向后拉，否则煤岩粉易把钻杆再次卡死，尤其是螺旋钻杆，应边正转，边

7、退出。当钻孔深度小于 50m 时，采用上述措施后，强行向外拉钻杆，如钻杆带出煤岩粉量大，必须反复多4拉几次，避免再次卡钻。钻杆拉出后，用三种不同直径钻头，疏通钻孔，对破碎段钻孔应下套管，防止继续塌孔。 4）掉钻处理。在距原钻孔左右相距 50mm 或钻孔下部位置，平行原钻孔重新再打一个钻孔，其深度应超过已掉钻杆的钻头位置，然后再把新钻具全部撤出，相当于扩大原钻孔的空间。再沿原钻孔把新钻杆送到掉钻杆的位置，将钻机操纵把子来回搬动，让钻杆抖动，使卡住钻杆的煤岩窜到新钻孔位置，并让后送入的钻杆，与掉在钻孔内的钻杆重新连接到一齐。当孔内钻具全部松动，钻具注水将煤岩碎屑冲出孔外时，掉失的钻具方可从孔内拉出

8、，钻具重新调整后再次钻进。 5）钻杆折断处理。同掉钻处理方法一样，打完新钻孔后，将碗锥沿原钻孔送入，碰到折断钻杆后，钻机增加推力旋转停止，往复多次，让碗锥与折断钻杆通过套丝扣的方法拧到一齐，拧紧钻杆后、再让煤岩碎屑窜入新钻孔内，待钻杆松动，将钻具从孔内拉出，重新安排钻具进行钻进。 6）钻机推进压力突变的处理。打钻时，钻机的推进压力突然变化，其原因：钻头从软岩或硬岩地段进入硬岩或软岩地段；钻具被夹住；钻孔出现塌孔；钻具损坏，钻头或钻杆折断均可引起钻机推进压力发生突然变化。 钻机推进压力突然变化必须采取如下措施：一、调节节流阀，降低钻机推进速度。二、退钻，让钻杆空转及来回拉动钻杆，等待钻机推力平稳后，查明原因，处理好故障后重新开钻。 3.结论 5随着开采深度加大，处理冲击地压、瓦斯、水患等问题越来越突出，打深孔是解决上述隐患必要地手段。在多年打钻的过程中反复摸索、实践，总结出一套处理打钻常见故障的经验，提高了成孔率，加快了工程进度，钻具丢失率大大地降低。 参考文献： 1十四院校合编教材矿山通风与安全 中国工业出版社 1959 年 P33。