煤礦大口徑投料孔施工方案一、工程概況1.1工程背景與目的本工程為煤礦井下基建材料運輸專用投料孔，旨在緩解風(fēng)井提升系統(tǒng)運輸壓力，實現(xiàn)砂石、混凝土等散裝物料直接從地面輸送至井下+665m輔運巷。設(shè)計孔深536.7m，全孔下入Φ219mm套管，采用P.O42.5級水泥全段固井止水，投送物料限定為粒徑≤35mm的砂石混合料，禁止投送易凝固、起塵及易碎物料。1.2地理位置與坐標(biāo)地面孔口位于工業(yè)廣場內(nèi)，坐標(biāo)為X=4339468.208，Y=622513.171；井下孔口位于+665m輔運巷北側(cè)2m處，鉆孔垂直投影偏差需控制在0.8m范圍內(nèi)。1.3地質(zhì)條件鉆孔揭露地層自上而下依次為：第四系（Q）：黃土層厚15-20m，松散易垮塌，需采用套管護(hù)壁第三系（N）：紅土層厚30-40m，遇水易膨脹，存在縮徑風(fēng)險白堊系洛河組（K1l）：棕紅色中粗粒砂巖，孔隙式膠結(jié)，富水性中等侏羅系直羅組（J2z）：紫雜色砂巖，與下伏延安組呈假整合接觸侏羅系延安組（J2y）：含煤地層，以砂泥巖互層為主，底部為炭質(zhì)泥巖1.4技術(shù)參數(shù)項目參數(shù)指標(biāo)設(shè)計孔深536.7m終孔直徑Φ219mm套管規(guī)格Φ219×10mm無縫鋼管（Q235B材質(zhì)）固井水泥P.O42.5級油井專用水泥允許偏斜率≤4‰投料能力300m3/h（砂石混合料）二、施工準(zhǔn)備2.1設(shè)備配置主要鉆探設(shè)備：ZJ30DB鉆機(jī)（最大扭矩3000N·m）、BW-320泥漿泵（排量320L/min）鉆具組合：Φ245mm三牙輪鉆頭+Φ178mm直螺桿+Φ159mm無磁鉆鋌+Φ242mm扶正器測斜儀器：單點測斜儀（測量精度±0.1°）、陀螺測斜儀（備用）輔助設(shè)備：20t吊車、JS500混凝土攪拌機(jī)、Φ1320mm井口導(dǎo)管（2m長）2.2材料準(zhǔn)備鉆井液材料：鈉基膨潤土（造漿率≥15m3/t）、CMC降濾失劑、燒堿（pH調(diào)節(jié)劑）固井材料：P.O42.5級水泥（初凝≥45min，終凝≤12h）、G級油井水泥外加劑套管附件：浮力塞、插入式注漿工具、套管扶正器（每20m設(shè)置1個）2.3場地布置鉆場布置：設(shè)置20m×30m作業(yè)平臺，采用C20混凝土硬化（厚度200mm）泥漿系統(tǒng)：開挖3個泥漿池（沉淀池、循環(huán)池、儲備池，總?cè)莘e150m3）材料堆放：劃分水泥庫（防潮處理）、套管存放區(qū)（墊木間距≤2m）、砂石料場安全設(shè)施：設(shè)置1.8m高防護(hù)圍欄、應(yīng)急通道（寬度≥2m）、消防沙池（2m3）三、施工工藝3.1先導(dǎo)孔施工開孔作業(yè)：人工開挖Φ1500mm×2000mm井口，下入Φ1320mm×10mm導(dǎo)管，導(dǎo)管外采用C25混凝土澆筑固定（埋深1.8m）。鉆具組合：Φ245mm三牙輪鉆頭+Φ178mm直螺桿鉆具+Φ159mm鉆鋌（6根）+Φ127mm鉆桿，采用滿眼鉆進(jìn)工藝。鉆進(jìn)參數(shù)：鉆壓8-12kN，轉(zhuǎn)速60-80r/min，排量200-250L/min，泵壓1.5-2.5MPa。孔斜控制：每鉆進(jìn)20m進(jìn)行測斜，發(fā)現(xiàn)偏斜超限時采用輕壓吊打（鉆壓≤5kN）糾偏，確保最大偏斜率≤4‰。終孔驗收：鉆至536.7m后進(jìn)行通井作業(yè)，確保井眼暢通，測斜數(shù)據(jù)滿足設(shè)計要求。3.2擴(kuò)孔施工一級擴(kuò)孔：采用Φ650mm組合鉆頭（6個Φ245mm牙輪鉆頭牙掌），鉆壓15-20kN，轉(zhuǎn)速40-50r/min。二級擴(kuò)孔：更換Φ900mm組合鉆頭（8個Φ311mm牙輪鉆頭牙掌），鉆壓25-30kN，轉(zhuǎn)速30-40r/min。擴(kuò)孔要求：每次擴(kuò)孔進(jìn)尺≤0.5m，泥漿密度控制在1.2-1.3g/cm3，確?？妆诜€(wěn)定。排渣處理：采用三級沉淀+壓濾機(jī)處理鉆井廢液，固相回收率≥95%。3.3套管安裝套管預(yù)制：提前定制Φ219mm套管，每節(jié)長度6m，絲扣連接（涂抹絲扣油），焊接耐磨層（內(nèi)層堆焊16mm合金）。下管準(zhǔn)備：計算套管總重量（約28t），配備20t吊車及專用吊卡，檢查套管直線度（偏差≤2mm/m）。下管工藝：采用"由下至上"逐根對接，每下入10根進(jìn)行一次居中校正安裝浮力塞（距管底5m處），采用鉆桿連接插入式注漿工具控制下管速度（≤0.5m/s），避免碰撞孔壁套管固定：井口焊接臨時固定裝置，確保套管居中，偏差≤50mm。3.4固井作業(yè)水泥漿配置：灰水比1:0.5（密度1.85-1.90g/cm3）摻加0.5%降失水劑、0.3%緩凝劑攪拌時間≥3min，確保均勻性注漿工藝：采用固井車泵注，排量1.2-1.5m3/min，泵壓≤15MPa替漿量=套管內(nèi)容積+環(huán)空體積×1.05（附加系數(shù)）水泥漿返至井口后，關(guān)閉閘門候凝質(zhì)量保障：候凝期間每2h監(jiān)測井口水泥面，發(fā)現(xiàn)下沉及時補(bǔ)灌，養(yǎng)護(hù)時間≥72h。3.5投料系統(tǒng)安裝地面系統(tǒng)：安裝Φ300mm投料漏斗（帶格柵）、振動給料機(jī)、皮帶輸送機(jī)（帶寬800mm）井下系統(tǒng)：在+665m輔運巷安裝緩沖倉（容積50m3）、帶式輸送機(jī)（傾角≤16°）控制系統(tǒng)：設(shè)置PLC自動控制系統(tǒng)，實現(xiàn)投料量、速度遠(yuǎn)程監(jiān)控，配置急停按鈕（地面、井下各3處）四、質(zhì)量控制措施4.1鉆孔質(zhì)量控制孔斜控制：采用滿眼鉆具組合，每50m進(jìn)行一次全角測斜，確保終孔位移≤784mm井徑測量：使用井徑儀進(jìn)行全孔測量，擴(kuò)孔直徑偏差控制在±50mm范圍內(nèi)巖芯采?。核缮⒌貙硬扇÷省?0%，基巖地層≥80%，及時整理巖芯資料4.2固井質(zhì)量控制水泥漿性能：每批次水泥進(jìn)行稠化時間、抗壓強(qiáng)度檢測（24h強(qiáng)度≥15MPa）聲幅測井：固井后48h進(jìn)行聲幅測井，水泥膠結(jié)質(zhì)量優(yōu)質(zhì)段≥90%試壓檢驗：候凝72h后進(jìn)行清水試壓，壓力10MPa，穩(wěn)壓30min壓降≤0.5MPa4.3套管質(zhì)量控制材質(zhì)檢驗：每批套管進(jìn)行力學(xué)性能試驗（屈服強(qiáng)度≥235MPa，抗拉強(qiáng)度≥375MPa）焊接質(zhì)量：進(jìn)行10%焊接接頭無損檢測（UT、MT），合格率100%防腐處理：套管外壁涂刷環(huán)氧煤瀝青防腐層（干膜厚度≥200μm）五、安全技術(shù)措施5.1鉆探作業(yè)安全鉆機(jī)操作：嚴(yán)格執(zhí)行"一慢二看三操作"原則，起下鉆時禁止用手觸摸鉆具高空作業(yè)：設(shè)置操作平臺（護(hù)欄高度1.2m），作業(yè)人員系雙鉤安全帶用電安全：采用TN-S接零保護(hù)系統(tǒng)，設(shè)備接地電阻≤4Ω，配置漏電保護(hù)器（動作電流≤30mA）5.2防坍塌措施鉆井液管理：黃土層段泥漿密度控制在1.25-1.30g/cm3，失水量≤15mL/30min井壁加固：對易垮塌地層采用PHP鉆井液（聚丙烯酰胺），添加量0.1-0.3%應(yīng)急準(zhǔn)備：儲備20m3快速凝固水泥漿，發(fā)現(xiàn)井漏立即啟動注漿封堵5.3投料安全控制物料篩分：設(shè)置雙層格柵（上層Φ50mm，下層Φ35mm），防止超徑物料進(jìn)入防塵措施：投料口安裝霧炮（霧滴直徑5-10μm），粉塵濃度控制≤2mg/m3井下防護(hù)：緩沖倉設(shè)置防爆門（壓力≥0.1MPa自動開啟），人員撤離通道保持暢通5.4特殊作業(yè)許可動火作業(yè)：辦理動火許可證，配備2臺8kg干粉滅火器，清理作業(yè)點10m內(nèi)可燃物受限空間：井下投料口作業(yè)強(qiáng)制通風(fēng)（風(fēng)量≥3m3/min），氧含量保持在19.5-23.5%吊裝作業(yè)：設(shè)置吊裝警戒區(qū)（半徑10m），由持證指揮人員統(tǒng)一指揮六、應(yīng)急預(yù)案6.1井噴事故應(yīng)急處置預(yù)警響應(yīng)：發(fā)現(xiàn)泥漿池液面異常上升、井口返漿量增大時，立即發(fā)出預(yù)警信號關(guān)井操作：班組人員立即關(guān)閉防噴器（遠(yuǎn)程控制臺操作）啟動備用泥漿泵，向井內(nèi)泵入加重泥漿（密度1.6g/cm3）搶險措施：成立現(xiàn)場指揮部，設(shè)置警戒區(qū)（半徑50m）調(diào)用壓裂車進(jìn)行壓井作業(yè)，控制井口壓力≤20MPa配備正壓式呼吸器（10臺）、防爆工具等應(yīng)急物資6.2孔內(nèi)坍塌應(yīng)急處置判斷依據(jù)：鉆進(jìn)中出現(xiàn)憋泵、鉆具懸重突變、返渣量異常等現(xiàn)象處置步驟：立即停止鉆進(jìn)，保持泥漿循環(huán)（排量≥200L/min）緩慢上提鉆具（速度≤0.2m/s），測定坍塌位置配置高粘度鉆井液（漏斗粘度≥60s），采用"小排量、低泵壓"循環(huán)坍塌嚴(yán)重時，下入Φ178mm套銑筒進(jìn)行套銑處理6.3套管卡鉆應(yīng)急處置預(yù)防措施：下管前檢查孔壁穩(wěn)定性，套管外壁涂抹潤滑脂（摩擦系數(shù)≤0.15）處理方法：發(fā)生卡鉆時，先嘗試上下活動套管（活動范圍≤1m）注入解卡劑（原油+柴油混合液，比例1:1），浸泡2h后上提無效時采用震擊器（最大震擊力500kN）進(jìn)行震擊解卡極端情況下，啟用備用套管（長度500m）重新下管6.4人員傷害應(yīng)急處置機(jī)械傷害：立即停機(jī)，對傷口進(jìn)行壓迫止血，骨折部位固定后送醫(yī)中毒窒息：將患者轉(zhuǎn)移至通風(fēng)處，給予高濃度氧氣，必要時進(jìn)行心肺復(fù)蘇觸電事故：立即切斷電源，使用絕緣工具解救，實施觸電急救七、施工組織7.1組織機(jī)構(gòu)項目經(jīng)理：負(fù)責(zé)全面協(xié)調(diào)，審批施工方案及進(jìn)度計劃技術(shù)負(fù)責(zé)人：分管技術(shù)工作，解決施工中的技術(shù)難題安全監(jiān)督員：專職負(fù)責(zé)現(xiàn)場安全檢查，制止違章作業(yè)施工班組：3個班組（鉆機(jī)組、固井組、機(jī)電組），實行"三八"作業(yè)制7.2進(jìn)度計劃施工階段工期（天）關(guān)鍵節(jié)點施工準(zhǔn)備7設(shè)備安裝調(diào)試、材料進(jìn)場驗收先導(dǎo)孔施工15孔深536.7m，測斜驗收合格擴(kuò)孔作業(yè)10完成Φ900mm終孔直徑套管安裝5套管下至設(shè)計深度，居中固定固井作業(yè)3水泥漿注滿，候凝養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)調(diào)試5投料系統(tǒng)聯(lián)動試車竣工驗收5全項目質(zhì)量驗收，資料歸檔7.3質(zhì)量保證體系三級檢查：班組自檢→項目部復(fù)檢→監(jiān)理驗收質(zhì)量記錄：建立鉆孔施工日志、測斜數(shù)據(jù)、水泥試驗報告等22項記錄獎懲制度：設(shè)立質(zhì)量保證金（合同額5%），優(yōu)質(zhì)工程給予10%獎勵八、環(huán)保措施8.1廢水處理鉆井廢水：采用"沉淀池+氣浮機(jī)+過濾罐"處理工藝，處理后回用（回用率≥80%）生活污水：經(jīng)化糞池處理后，排入礦區(qū)污水處理廠8.2固廢處置鉆渣處理：分類堆放，可利用部分用于井場道路鋪墊，其余運至指定棄渣場生活垃圾：設(shè)置分類垃圾桶，由環(huán)衛(wèi)部門定期清運8.3噪聲控制設(shè)備降噪：鉆機(jī)、泥漿泵等設(shè)備安裝隔音罩（降噪量≥20dB）作業(yè)時間：夜間（22:00-6:00）禁止高噪聲作業(yè)，確需施工時噪聲≤55dB(A)九、驗收標(biāo)準(zhǔn)9.1鉆孔質(zhì)量驗收孔深偏差：±0.5m（采用測繩測量，誤差≤0.1%）孔斜要求：全孔最大偏斜率≤4‰，終孔水平位移≤784mm井徑質(zhì)量：擴(kuò)孔直徑≥設(shè)計值，局部縮徑≤5%（長度≤2m）9.2固井質(zhì)量驗收水泥返高：返至井口，候凝后水泥面下沉≤0.5m膠結(jié)質(zhì)量：聲幅測井