煤层钻孔施工中卡钻预防及处理措施

鹤煤四矿井田地质构造较复杂 ,开采煤层为石炭二叠系山西组二1 煤层 ,倾角 8° ,为单一厚煤层 ,平均煤厚 8 m。煤层松软含水 ,煤层透气性较差 ,瓦斯含量高 ,瓦斯含量在 15～19 m3/ t,瓦斯涌出量较大。近年来 ,随着矿井开采水平的延深 ,瓦斯涌出量随之增大 ,采用瓦斯抽放方法治理瓦斯显得尤为重要 ,但由于地质构造条件影响和现有施工技术 ,钻孔施工中经常遇到喷孔、 塌孔、 卡钻丢钻杆等现象 ,不仅给施工带来较大困难且成孔率低 ,为工作面回采期间留下隐患 ,可能造成经济损失。在施工中通过采用补救措施 ,可挽回一定损失。

（一）卡钻原因分析

(1)当煤层中存在着瓦斯动力现象时 ,在钻进过程中 ,钻孔进入到煤层瓦斯集中应力带时产生了一定范围破坏空间 ,煤体吸附的大量瓦斯突然解吸 ,并形成气体压力夹裹大量钻屑向孔口外流 ,由于钻孔孔径小排粉不及或遇到软煤层时就造成喷孔、 塌孔 ,严重时出现夹钻、 卡钻现象。

(2)在地质构造变化的地段施工时 ,煤层内煤体强度时软时硬 ,钻进速度不易掌握 ,钻屑排粉量忽大忽小 ,易造成堵孔;或遇到煤体有渗水煤体潮湿 ,用压风打钻时钻屑易粘结成团不易排除 (特别是打下向孔 ) ,极易造成堵孔。

(3)钻杆使用时间长 ,钻尾及钻头上的螺纹内外老化 ,钻杆与钻杆连接时 ,螺纹丝扣间隙大结合不紧 ,在操作钻机时孔内钻杆不能随钻机动力头一起旋转而只受到推进力作用 ,孔内的钻头受推进力强制钻入煤体内 ,容易在钻头部位出现卡钻现象。

（二）预防卡钻的措施

(1)施工前须使钻机稳固牢靠 ,钻机上下左右不能发生位移 ,可防止钻机因摆动造成钻孔偏离中心、 增加钻进阻力出现的卡钻现象。

(2)加大钻孔孔径和风压 ,充分排粉。为便于钻孔排粉 ,钻孔施工中要加大孔径 ,同时提高风压可利于排粉工作;另外施工中经常观察孔口排粉量大小 ,发现出风量小、 排粉量小 ,要及时暂停或慢退 ,往返钻进 ,但不可停压风 (或停水 ) ,待钻屑排除后再恢复正常钻进。

(3)根据煤层结构、 软硬程度来适当调整钻进速度和给进压力。软煤层中因产粉量大要放慢钻进速度和调小给进压力 ,充分排粉。

(4)需在煤体潮湿、 渗水地段打钻时 ,条件允许可改用水力排粉。

（三）处理卡钻的方法和措施

在钻孔施工过程中 ,由于卡钻、 拆卸钻杆操作不当和钻杆丝头接口螺纹钝化等情况极易造成丢钻杆事故发生。下面介绍几种处理卡钻的方法和措施。

(1)采用内套丝法。利用一种配置比钻杆材质硬度强、 直径小于钻杆尾端 1～2倍的圆锥状丝头,将圆锥丝头安装在钻杆前端部慢慢引入孔内 ,直至钻入被卡钻杆尾端丝口内 ,利用钻机旋动圆锥丝头强制在被卡钻杆尾端丝口内重新套丝 ,待丝扣套好

方可起钻。这种方法适于钻杆断入孔内时使用。

(2)采用外套丝法。其方法是利用配置比钻杆材质硬度强、 直径大于钻杆尾端直径的喇叭状圆锥丝头 ,将喇叭状圆锥丝头安装在钻杆前端部慢慢引入孔内 ,直至套到被卡钻杆尾端套住钻尾 ,利用钻机旋动喇叭状圆锥丝头 ,　强制在被卡钻杆外表面重新套

丝 ,待钻杆尾部被套入丝锥内方可起钻取出。这种方法也适于钻杆丝头断入钻杆尾部内无法用钻杆内套丝法时使用。

(3)采用撞击法。用有一定厚度铁质圆柱物体加工成质量 30～40 kg的撞锤 ,其中间留有稍大于

钻杆直径的圆孔 (常利用矿车车轮代替 ) ,将撞锤套在孔口外露的被卡钻杆上 ,然后再加工铁质挡板与外露的钻杆端部连接固定牢 (挡板与孔口要保持 1～2 m的间距 ) ,最后用撞锤在孔外钻杆上前后平移 ,用力撞击挡板带动孔内钻杆 ,使被卡钻杆松动和外移 ,待钻杆从孔内向外有一定位移后,可利用钻机取出被卡钻杆。该方法适于因喷孔、 塌孔等造成卡钻的情况。