矿山主井钻—注平行作业施工技术研究

张月侠

（河北省地矿局第五地质大队，河北 唐山 063000）

伴随着时间的不断推移，我国大型矿山开采工作向着西部以及深部的方向所发展和前进，矿山主井在开采的过程当中，经常会遇到各种各样的困难，例如：地层复杂、井筒深度增加等，钻-注平行施工技术的出现，在立井冲击层当中扮演着重要的角色和占据关键位置，同时也是一种最有效的施工方法。在含水流沙层等具有不稳定性特点的井筒开凿当中，所呈现出来的效果更佳。不仅如此，此项技术与具有传统特点的凿井工艺相比较，二者之间有着很大的不同，钻-注平行施工技术能够有效的帮助建井时间缩短20%～30%，为现代化矿井建设带来更多的经济效益和社会效益。基于此，本文下面主要对矿山主井钻-注平行作业施工技术展开深入的探讨。

1 钻-注平行施工技术的含义分析

通过对具有传统特点的凿井工艺进行真正的分析和研究，发现其主要是以下部作为重点，之后进行基层注浆，然后进行上部冲击层钻井施工，所需要的施工时间较长，而且所呈现出来的施工效率偏低。钻-注平行施工方法的出现，主要运用了定向钻井技术，帮助钻井和注浆施工无需再进行分开作业，而且在一定的时间之内可以同时作业，主要的工作流程包括：能够让注浆和钻井施工两项工作同时进行，并且二者之间不会对彼此产生任何的影响和制约，也可以进行S型孔段注浆，在实际注浆的过程当中，钻井法施工并不是停止的，而是在有序进行当中。在注浆的地面会科学的设置出防止对钻井法施工产生影响的场地以及专业的设施，基岩段进入到设计注浆范围当中去之后，下部的基岩段进行有序的注浆工作。

2 钻-注法凿井和注浆施工互不干扰的三性原则

伴随着时间的不断推移，相关工作人员并未停止对矿井各种专业施工技术研究的力度，也提出了一些新的理论、新的想法、新的见解，其中最具代表性的当属钻-注平行作业施工技术。钻-注法施工和地面注浆设计的过程当中，不单单需要最正确的井筒设计参数，还要遵循钻-注法凿井和注浆施工互不干扰的三性原则，主要内容包括：其一：确保注浆孔套管段并不会进入到钻井井筒荒径当中去，并且对注浆孔套管段与钻井筒荒径之间的距离进行严格的控制。其二：在进行注浆作业的过程当中，极有可能会出现浆液窜出井筒等情况，对钻井泥浆所设置的护壁作用产生一定的影响，为了防止这种情况的出现，需要确保地面预注浆和钻井法凿井在深度上有一定的距离。其三:在进行S孔孔位设置的过程当中，还需要进行深入的分析和考虑，例如：对钻井大钻机轨道的位置、泥浆池的位置、实际大小等各方面问题进行认真的研究，因为各种问题都极有可能会对S孔孔位的设置产生一定的影响。

3 矿山主井钻-注平行施工作业的实现方式

注浆作业与钻井法同时的进行，是最有效、也是最理想的钻-注平行作业施工方法，相关施工人员需要在设置注浆孔地面的过程当中，对场地以及施工地面的设施进行关注与重视，并且应用科学的方法进行避开。在进行基岩段工作的过程当中，需对注浆的范围进行严格的控制，在一定的范围之内进行基岩段注浆工作，换句话来说，就是工作人员平行进行注浆施工以及钻井施工，这样矿井工期就不会被地面预注浆所影响和占据，但是这样做也会有一定的缺点，就是会给总体工程带来一定的影响，增加安全隐患出现的可能与几率，钻井施工方法与注浆施工方法之间想要有序的进行，并且不会对二者产生互相的干扰，在正常的情况之下，会将钻井方法的深度以及注浆起始的深度完美的融合在一起，让二者相互影响、相互帮助、相互促进，在相辅相成当中确保钻井阶段和井筒注浆不会出现任何的问题，一直处在安全的状态当中。当工作人员参与施工过程当中去之后，会发现这样一种情况，那就是钻井井孔与注浆孔之间的距离很近，导致注浆施工无法有序的进行，另外，在平行作业的过程当中，注浆非常容易流入到钻井的井口之内，作业工作人员都清楚，在进行注浆施工的过程当中，浆液会在阻力最小的方向不断的发展、不断地扩散，这样上部岩层的浆液就会慢慢的扩伸到冲击层当中去，假如钻井施工法并没有达到一定的要求深度，那么注浆的浆液就会通过冲击层慢慢的流入到钻井的井口之内，导致钻井方法不能够再有序的施工，也会对注浆施工的总体质量产生不同程度的影响，应该用怎样的方法，才能够将种种问题妥善的解决，是每一位工作人员最亟待解决和值得深思的问题之一。为了能够将钻-注平行施工过程当中注浆施工、钻井方法互相影响的问题解决，经过不断的钻研和研究之后发现，需要将钻井施工与注浆施工二者之间保持一定的距离，并且将注浆分为S型注浆孔段和直孔段，这样就可以保证二者可以同时作业，并不会对彼此产生一定的影响。另外，工作人员还需要对自己的施工工艺进行科学、合理的调整，首先在基岩直孔段进行施工的展开；其次，将S型注浆孔段的注浆工作和冲击层钻井工作同时展开。

4 钻-注平行作业施工技术的总体思路

在新时代的大背景之下，直线定向钻进技术紧紧跟随时代发展的脚步不断的在变化、不断的发展、不断的在革新，注浆孔也在不断的改变当中，由传统的垂直孔向着S型孔所发展，所以注浆孔在地面设置的过程当中，要有效的避开井口周围的基础设施，运用定向钻进施工技术，帮助注浆孔在一定的深度当中进入到预定范围当中去，之后再次降斜成为直孔，下部分基岩段进行有序的注浆，这样注浆工作就可以完全不占用或者是极少占用井口的实际位置，可以让冲击层部分钻井施工提前的进行，帮助施工企业可以提前完成工程，这就是钻-注平行作业施工技术的总体思路。

想要真正的实现钻-注平行作业，并不是一件容易的事情，首先需要工作人员在工作当中本着认真负责、爱岗敬业的态度，防止钻井与注浆施工之间出现影响问题，并且在具体施工之前，对钻井法施工预注浆法施工进行深入的研究，对合理的时间以及空间关系进行分析，在确保二者安全和质量的基础之上，有效的节省施工的时间，因此，相关工作人员对钻-注平行施工的时空关系展开深入的探讨。

在钻-注平行作业技术当中，定向钻进扮演着重要的角色，注浆孔对定向钻进技术提出了更高的要求与希望，注浆孔要求精度高、短段长等，据了解，在我们国家的测定定向钻进仪器当中，还不能够完全满足具有高精度特点的注浆孔定向钻进施工技术所提出来的要求，因此，还需要经过科研人员在日常的工作当中不断的进行经验的总结以及任真的学习，大幅度的提高自己的综合素养与工作能力，通过不断的钻研，研制出一种高精度钻测斜仪，有效的满足注浆孔定向钻进所提出来的合理要求，为注浆大幅度的提高质量打下良好的基础。

钻-注平行施工作业在展开的过程当中，注浆浆液极有可能会流入到钻井当中去，对钻井泥浆产生不同程度的影响，更是增加钻井施工和井壁出现安全问题的可能，因此，需要相关工作人员对注浆浆液对钻井浆液的影响以及相关的监测技术进行认真分析和研究，为钻井平行施工技术展开的过程当中，钻井法安全、有序的进行奠定坚实的基础以及提供技术支持和保障。

此外，在钻进粘土层时，必然会有一定量的泥浆，需要快速的排放出去，在钻井井壁下沉之后，更需要将所出现的所有泥浆排放到地面当中，大量的泥浆会占据一定的面积，即使放在了矸石山的下面，也极有可能对矸身带来一定的影响，增加安全问题出现的可能，所以钻井废弃泥浆的处理工作也非常的重要，是砖井法施工过程当中最亟待解决的问题之一。据了解，钻井泥浆与制备粘土水泥浆的粘土之间有着许多相似的地方，所以在钻-注平行作业展开的过程当中，会将出现的废弃泥浆进行科学的处理，之后再将其作为注浆材料，加入到地层当中去，这样不仅能够将一部分的钻井废弃泥浆的处理问题进行妥善的解决，还可以真正的实现节约的目的，为施工企业节省大量的支出成本，把钻井废弃泥浆作为注浆材料，也需要专业工作人员展开深入的分析和研究。

5 钻-注平行作业合理时空关系分析

5.1 钻井平行作业纵向空间关系

钻井平行作业纵向空间关系的主要内容包括：钻井与注浆在纵向上保持一定的距离。换句话来说，安全距离为钻井段底端到注浆直孔段底端的距离，由于直孔段的起始深度与钻井底的深度有100mm左右的重合，所以为了能够帮助表述更加的方面，可以把注浆直管段的长度当作为注浆与钻井平衡作业在纵向方面的安全距离。直孔的越长的话，那么就表示钻孔平行作业非常的安全，但是直孔断注浆需要占据井口的一些位置和面积，直孔段越长的话，也说明直孔段注浆施工所需要的时间也会越多，钻-注平行作业带来的缩短施工时间的价值也会变得越来越小，因此，还需要在缩短工期和施工安全之间找到一个关键点。

5.2 专注平行作业横向空间关系

直孔段注浆孔的设置圈径。在进行直孔段注浆孔设置的过程当中，都会遵循平均原则，设置在井筒荒径之外，井筒中心作为圆心的圆圈，又将此圆的直径称作为布置孔圈径。假如直孔段圈径很大，则会对注浆帷幕的形成产生不同程度影响，造成注浆质量不断的下降。假如布孔圈径非常小，注浆孔非常容易进入到井筒荒径之中，注浆孔在冲击层运用下套管的方法进行封闭。如果在注浆孔套管段偏入砖井井筒之内，就会导致钻井法钻进当中，钻头打到注浆孔套管上面，对有序的钻井法施工产生极大的影响，还会增加钻井事故出现的可能。因此，需要对注浆布设孔的主要方式等影响因素进行深入的分析。

6 钻-注平行施工技术措施与方法

6.1 钻孔轨迹控制专业技术

将钻孔轨迹控制技术和S孔注浆相比较，发现二者之间有着很大的不同与差异，钻-注平行在实际作业的过程当中，S孔不仅需要与偏斜要求相符合、相一致，而且轨迹稳斜、降斜段还要与钻井荒径保持一定的距离。在S孔的下部分，需要再一次的进行分支孔的施工工作，这样的情况造成在施工控制过程当中会遇到许多困难，但是通过应用钻孔轨迹设计和施工技术，陀螺仪鞋侧与定向控制，将相关的问题进行有效的解决，并且迅速的完成了工作任务。

6.2 注浆压力监测

在注浆施工展开的过程当中，需要对注浆的压力加强关注，并且如实的记录，当注浆压力满足基岩裂缝注浆时，就要对注浆将液流入到钻井段内部所造成的压力进行认真的分析。如果出现此项问题，需要第一时间将泵停止，确保在具体施工过程当中不会因为任何因素而出现危险情况。

6.3 钻井泥浆性能的检测工作

砖井泥浆性能检测的最终目的是为了检查钻井泥浆的性能是否出现了某些问题，判断注浆浆液是否流入到了钻井段内部，保证施工过程当中有序和安全。通过对钻井泥浆性能的监督与检测以及对注浆压力的检测，有序的帮助钻-注平行作业安全控制任务完成。

6.4 钻井废弃泥浆转化技术

通过对钻井过程当中的泥浆含量进行认真的分析和研究，发现有许多的粘土成分，其性能与地面预注浆所用的粘土泥浆之间有着许多相同的地方，通过运用科学的方法，将其粘度进行有效的降低，再加入水泥以及专业的制剂，就可以将其变成粘土水泥浆，再将其用在地面预注浆工作过程当中，可以有效地实现对钻井废弃泥浆的重复运用，不但能够完美的解决一些钻井废弃泥浆处置问题，还可以降低对于环境带来的影响和污染，并且还能够帮助施工企业节约大量的支出成本，为企业获得更多的经济效益和社会效益打下良好的基础。

6.5 大断面硐室围岩预注浆加固技术

因为某些矿山主井属于千米深井，所以围岩性能偏低、地压和软岩问题更是会给掘进支护工作带来一定的影响，这时通过运用地面预注浆技术，帮助基岩裂缝含水层进行自理，而且还可以对马头门、连接巷道等围岩进行有效的加固，将围岩的性能再次提高到一个新的层次与高度，注浆加固主要运用的是粘土、水泥浆，所以能够有效的达到预期的效果。

7 施工之后的效

通过地面预注浆加固，不仅能够有效的帮助施工企业完成掘进施工，当工程施工之后，也没有出现结构裂缝问题，在有效提高施工总体质量等方面有着至关重要的作用和意义。另外，当钻井施工开工之后，有序的向下进行钻进，直至工程的完成。在钻井施工的过程当中，并没有与注浆发生任何的影响、任何的制约，而且通过应用钻井废弃泥浆转化成为的黏土水泥浆技术，降低和减少大约三分之一的钻井废弃泥浆的总量，更是降低了相关工作人员的劳动强度，有效提高施工的效率。

8 结语

综上所述，在新时代的大背景之下，矿山主井当中的施工技术也需要紧紧跟随时代发展的脚步，不断的进行革新，钻-注平行作业施工技术作为其中的重点与要点，需要对钻井和注浆深度加强关注与重视，并且对注浆直孔段的深度进行认真的分析，在具体施工的过程当中，需要将工作重点放在注浆施工不能影响钻井施工上面，通过应用钻-注平行作业施工技术，能够帮助施工企业节约大量的支出成本，还可以提前完成施工工作。在具有复杂性特点的地上条件之下，还需要遵循一定的原则来使用此项施工技术，伴随着时间的不断推移，我国社会呈现出高速的发展态势，许许多多的立井出现在了大众的眼前，相信钻-注平行作业施工技术必然会在我们国家得到广泛的应用并且获得一致的好评。