煤矿井下钻机常见事故及其原因分析

钱龙

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201714256

摘要：随着钻机技术的发展，该技术已被广泛应用于瓦斯抽采、钻孔施工等领域，但在钻孔施工中，但由于不同原因经常会造成钻机事故的发生。煤矿井下钻机事故是影响煤矿正常开采的重要因素，本文对煤矿井下常见的事故发生的原因进行了分析，并对其处理方法进行了探讨，希望为处理煤矿井下钻机事故提供可借鉴之处。

关键词：煤矿；钻机；事故；原因

1 煤矿井下钻机常见事故及产生原因

1.1 埋钻事故

通常而言，在煤矿井下，不管是在煤层抑或是在岩层中钻进，钻机埋钻事故可分为两大类：塌孔埋钻和沉渣埋钻。沉渣埋钻常为伴生事故，一般会发生在下斜钻孔的钻头位置，该事故发生率较低。造成塌孔埋钻这一事故的发生主要有两方面原因：一方面是当钻机钻进遇到较软的煤层时，不管是空气或清水钻进，由于其硬度小或较松散破碎，致使难以成孔，进而造成塌孔埋钻；另一面，钻机在钻进过程中产生的诸如钻具回转时的敲邦震动等工程震动也会引起塌孔埋钻。

1.2 偏斜事故

在瓦斯抽采过程中，钻杆和钻孔间具有一定的空隙，而钻杆力矩的变化会发生偏斜力，与此同时，钻孔内存在着软硬程度不同的煤层，加之钻杆本身富有弹性，操作人員不当的操作或会引起钻机定位产生误差，从而使钻孔施工倾角偏设计值低于钻孔偏斜率，特别是在较薄的钻孔施工过程中，由于钻孔的偏斜会使本煤层的预抽钻孔保证不了全煤，这样会对煤层的瓦斯预抽效果产生不利的影响。

1.3 卡钻事故

卡鉆是指由于各种原因引起钻具在钻探过程中卡在孔内，提不出来，无法自由活动的情况。按照成因划分，卡钻主要分为三大种类：坍塌卡钻、缩径卡钻和沉渣卡钻，最常见的事故是坍塌事故。

图 沉渣卡钻下煤渣堆积示意图

在煤矿井下钻探过程中，煤岩孔壁掉块会引起坍塌卡钻，在钻机钻进中，地层的应力平衡被形成的钻孔所打破，此时，钻孔内的原始应力会转向钻孔外壁，增加了钻孔外壁应力，此外，在煤矿井下钻进过程中，钻孔大多是近水平或上仰的，致使冲洗液无法全部钻孔，地层压力无法达到平衡，在大流量冲洗液的冲刷作用下，失稳塌孔的可能性反而会大大增加，若钻具遇到的地层裂隙比较发育，往往会造成坍塌卡钻事故的发生。缩径卡钻主要是钻具遇到了水敏性泥页岩地层，在这种地层中，岩石的部分粘土矿物会因冲洗液的冲洗作用发生膨胀、转移，导致岩层遇到水时会膨胀，从而引起卡钻事故，在钻具遇到水敏性地层时，突然停电等也会使此类事故的发生率大大增加。

2 煤矿井下钻机事故的应对措施

2.1 埋钻事故的应对措施

按照钻孔事故处理的一般原则，在埋钻事故发生时，需要对埋钻的原因进行冷静分析，依据钻孔段的孔深、埋钻长度和埋钻程度，可以运用“活动钻具+泥浆泵冲孔”工艺对埋钻事故进行处理。处理过程中，首先把泥浆泵冲孔打开，通过使用辅助钻机以活动发生事故的钻具，经过多次的试验，如果钻具有了一定的活动空间，先不要把钻具从事故孔段抽出，需要反复多次去尝试，使埋钻孔段得到松动，同时要仔细观察孔口的返渣量与返水量发生的变化，等到孔内疏通之后再将钻具从事故孔段抽出。若运用此工艺无法解决，还可以采用“强力起拔工艺”，通过对马达排量的调整，使马达保持一种低转速、大扭矩的工作效率，在“强力起拔”事故钻具的同时，需要密切观察压力表是否发生变化，避免钻机在强制工作的环境下发生损害和二次孔内事故的发生。通常情况下，这两种方法就可以解决不太严重的埋钻事故。

2.2 偏斜事故的应对措施

在对偏斜事故进行处理时，需要先把单体液压支柱打好，保证钻机保持平稳牢固，在施工过程中，要严格按照设计好的钻孔方位角、倾角进行，如果钻机遇到孔内的岩性变化，需要及时减小给进的压力，给进压力要缓慢匀速，同时还需把水量或风量加大，保证及时排出孔内的煤渣。为了保证钻孔能打到指定位置，不发生偏斜，可以采用保直钻具组合方式，具体见下图：

2.3 卡钻事故的应对措施

在处理卡钻事故时，必须严格遵守并执行钻场的交接班制度，从解决事故开始到结束，需要把泥浆泵开启不停的送水，首先尝试使用“活动钻具+泥浆泵冲孔”这种工艺来进行处理。倘若使用此工艺无法成功解决，可以运用“强力起拔”的工艺，首先在较小的回转扭矩下使得卡住的钻杆松动，如果无法使卡钻松动，可以调节回转扭矩，将其调至最大再进行尝试。对于一般的卡钻事故，通过采用上述工艺就可以解决。如果处理无法成功，面对钻杆断与不断两种情况时，可以分别采用“套铣扫孔”工艺、“拔管机强力起拔”工艺和“反丝钻杆十反丝锥”工艺来进行处理卡钻事故。

3 结语

埋钻、偏斜、卡钻是煤矿井下钻机常见的事故，如果在施工过程中，发生此类事故，除了对钻进效率和成本产生影响之外，还会对安全生产、工程质量带来严重的影响，因此，对钻进事故的原因进行科学的分析，在施工遇到事故时选择科学合理的处理方案，是有效避免钻机事故发生的关键所在。

参考文献：

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[2]张伟健.回转钻机钻孔常见事故原因及其预防处理措施[J].黑龙江交通科技，2016（12）：113.