【文章內(nèi)容簡介】 層占總厚度 %。該含水層 (組 )分布穩(wěn)定，砂層結(jié)構(gòu)以塊狀為主，局部松散，富水性較強。 ⑹ 第三隔水層 (組 ) 埋深 ～ ，總厚 ，該層 (組 )分布穩(wěn)定，厚度大，粘土類質(zhì)純，致密，可塑性好，膨脹性大，隔水性良好，是區(qū)域及礦井內(nèi)重要的隔水層 (組 )。 由于該隔水層 (組 )的存在，使其以上各含水層 (地下水、地表水、大氣降水 )與其下的煤系水失去水力聯(lián)系。 ⑺ 第四含水層 (組 ) 許疃煤礦北風(fēng)井凍結(jié)造孔工程 施工組織設(shè)計 8 埋深 ～ ，總厚 。滲透性較差，補給條件差，一般 富水性較弱，與上覆第一、第二、第三含水層 (組 )則無直接水力聯(lián)系。 二疊系含、隔水層 (段 ) 新主井和北風(fēng)井二疊系含水層以儲存量為主，巖層中泥巖、粉砂巖視為隔水層。 地下水補給、徑流、排泄條件及水力聯(lián)系 新生界松散層含水層 (段 )地下水 第一含水層 (組 )上部屬潛水，下部屬弱承壓水。第一、二、三含水層 (組 )，以區(qū)域?qū)娱g徑流補給為主。由于第三隔水層 (組 )的存在，使第一、第二、第三含水層(組 )與第四含水層 (組 )及煤系水失去水力聯(lián)系。 第四含水層 (組 )直接覆蓋在煤系地層上，在自然條件下，水 平徑流條件差，區(qū)域補給微弱，處于滯緩狀態(tài)，其補給量不大。 根據(jù)《許疃煤礦北風(fēng)井檢查孔地下水流向與流速測試報告》，許疃煤礦東風(fēng)井130m以淺地下水流向為 S41176。E，流速為 。 二疊系煤系砂巖裂隙含水層 (段 )地下水 二疊系下石盒子組與山西組砂巖裂隙含水層 (段 )局部裂隙稍發(fā)育，滲透性弱，以儲存為主。垂向上各含水層（段）之間都有相應(yīng)的隔水層，正常情況下無直接水力聯(lián)系。 4 鉆孔工作量 北風(fēng)井鉆孔共計 33239m， 5 臺套鉆機 ，鉆井工程處承接其中 2 臺鉆機 。 5 主要技術(shù)要求 凍結(jié)孔質(zhì)量控 制要求 ⑴ 鉆孔靶域半徑：防片幫孔≤ ，主排孔、輔助孔： 0~300m≤ ，300~410m≤ 。 ⑵ 徑向內(nèi)偏值：防片幫孔≤ ，主排孔、輔助孔≤ 。 ⑶ 主排孔最大終孔間距： 0~200m≤ ， 200~360m≤ ， 360~410m≤許疃煤礦北風(fēng)井凍結(jié)造孔工程 施工組織設(shè)計 9 。 凍結(jié)鉆孔設(shè)計 鉆孔布置 參數(shù) 見表 1 表 24 鉆孔布置參數(shù) 表 序號 項 目 名 稱 東風(fēng)井 1 井筒凈直徑 (m) 2 最大荒徑 (m) 3 表土層的厚度 (m) 4 凍結(jié)深度 (m) 410 5 主 排 孔 布置圈徑 (m) 開孔間距 (m) 孔數(shù) (個 ) 25/25 孔深 (m) 360/410 6 輔 助 孔 布置圈徑 (m) 開孔間距 (m) 孔數(shù) (個 ) 25 孔深 (m) 360 7 防 片 幫 孔 布置圈徑 (m) 開孔間距 (m) 孔數(shù) (個 ) 13 孔深 (m) 250 8 測溫孔 (m/個 ) 250/ 360/ 410/2 9 水文孔 (m/個 ) 23/ 94/ 192/1 10 凍結(jié)孔工程量 (m) 31500 11 鉆孔總工程量 (m) 33239 12 鉆孔工期 (d) 68 許疃煤礦北風(fēng)井凍結(jié)造孔工程 施工組織設(shè)計 10 三 施工部署 1 施工供水、供電 供水 甲方引水送至鉆場。 供電 風(fēng)井井盤 2 臺（套）鉆機和泥漿泵的用電約為 555KW。 其中： TSJ— 2021 鉆機： 2 臺179。 110KW/臺 =220KW TBW— 850/50 型泥漿泵： 3 臺179。 90KW/臺 =270KW 泥漿凈化系統(tǒng)： 22KW+3KW=25KW 電焊機： 20KW 生活區(qū)： 20KW 2 大臨工程 打鉆工程的臨時建筑，考慮到 打鉆工期較短及用途的不同，要求布局合理，統(tǒng)一規(guī)劃?，F(xiàn)場辦公室、測斜房、配電室、倉庫等均用活動板房。 3 鉆場平面布置 鉆場布置原則以 甲方 要求為準(zhǔn)。具體布置時，鉆場邊緣距離泥漿池 應(yīng) 留有足夠長的回漿槽。根據(jù)施工需要，在泥漿泵房后面圍護好排放廢漿的地方。嚴(yán)禁亂排廢漿，達到環(huán)保要求，保護施工現(xiàn)場整潔。 許疃煤礦北風(fēng)井凍結(jié)造孔工程 施工組織設(shè)計 11 四 施工技術(shù)方案 1 設(shè)備機具選型 本工程選用以下設(shè)備 鉆塔的選型 鉆塔是凍結(jié)孔施工的重要設(shè)備之一，對鉆塔的要求是：即要有足夠的承載力，以承擔(dān)鉆具提升負(fù)荷，又要有足夠的高度，以便縮短凍結(jié)管的下放時間。在承載力方面，應(yīng)不小于 30t；在高度上，一般應(yīng)滿足下放單根凍結(jié)管 18m的需要；經(jīng)分析對比，該工程選擇 27m人字 鉆塔，其參數(shù)見表 25。 TSJ2021/435 型 豎井鉆機主機外形尺寸： 鉆機平臺長179。寬： 5800179。 5200（ mm） 高 ： 27000mm 鉆機的選型 用于凍結(jié)孔施工的鉆機，要求具有提升功率大、轉(zhuǎn)速高、大扭矩、速比寬的特點。我們選用石家莊礦井機械廠生產(chǎn)的 TSJ2021/435 型。 TSJ2021/435 型鉆機的性能，完全滿足該工程的施工需要，鉆機參數(shù)見表 41。 表 41 鉆機參數(shù)表 名稱 型號 鉆進深度（ m） 轉(zhuǎn)盤直徑（ mm） 轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速（正反） （ r/min） 提升能力（ kn） 轉(zhuǎn)盤扭矩（ knm） TSJ2021/435 1350 435 4 6 1 190 80 18 泥漿泵選型 泥漿泵用于輸送鉆進過程的沖洗液，以保證在快速鉆進條件下的孔底清潔，避免重復(fù)破碎。在鉆孔孔壁與鉆具之間的環(huán)狀間隙一定的情況下，要保證沖洗液許疃煤礦北風(fēng)井凍結(jié)造孔工程 施工組織設(shè)計 12 具有高的上返流速，就必須提高泵量。另外，泥漿泵作為井下動力鉆具的動力源，也必須具有足夠的流量和較高的壓力。綜合考慮，所 選用的泥漿必須滿足沖洗液上返流速 ，經(jīng)計算，上返流速達到 ，因隨著鉆孔深度加深和鉆具加長，泥漿液在輸送過程中會有一定量的泄漏，因此，泵量的取值應(yīng)再乘以系數(shù) ，即： 715L/min。 根據(jù)以上條件，風(fēng)井?dāng)M選用 TBW— 850/50 型泥漿泵。該型號的泥漿泵性能完全滿足該工程的施工需要，其性能參數(shù)見表 42。 表 42 泥 漿 泵 參 數(shù) 表 技術(shù)參數(shù) 型號 公稱流量（ L/min） 公稱壓力（ Mpa） 配用動力（ kw） TBW— 850/50 850 5 90 鉆具選配 鉆桿：鉆桿是將地面鉆機的動力傳給地下鉆頭的主要部件之一。所用鉆桿必須滿足兩項要求：一是傳遞足夠的扭矩，二是滿足陀螺儀和陀螺定向儀測斜及定向的需要。本工程采用采用美國休斯公司的φ 89mm鉆桿。 鉆鋌：鉆鋌是實現(xiàn)孔底加壓、預(yù)防孔斜，保證鉆具工作的穩(wěn)定和垂直的重要部件，以減少孔斜發(fā)生。本工程擬選用φ 165mm 鉆鋌。 鉆頭：新地層鉆進選用 MP 型鋼牙輪鉆頭，基巖鉆進選用 XMP 型 球齒 鉆頭。 糾偏鉆具 為了滿足凍結(jié)孔各深度段孔間距的要求，在凍結(jié)孔的施工中，必須要有有效的定向、糾偏手段，否則，凍結(jié)孔將無法保證質(zhì)量。因此，糾偏技術(shù)、糾偏機具顯得尤為重要。為提高糾偏效率，本工程選用鄒城市東遠石油機械有限公司生產(chǎn)的 5LZ120 螺桿鉆具作為糾偏鉆具，螺桿鉆參數(shù)見表 43。 表 43螺 桿 鉆 具 參 數(shù) 表 許疃煤礦北風(fēng)井凍結(jié)造孔工程 施工組織設(shè)計 13 型 號 馬達流量（ l/s） 鉆頭轉(zhuǎn)速 (r/min) 輸出扭矩 () 輸出功率 (Kw) 馬達壓降 (Mp) 5LZ120 16— 30 95— 180 3200 35— 65 糾偏鉆具配合： 108179。 108mm主動鉆桿→φ 89mm 鉆桿→穩(wěn)定器→彎接頭→螺桿鉆具→φ 190mm牙輪鉆頭。 廢漿排放系統(tǒng) 風(fēng)井井盤布置一臺 TBW— 850/50 型泥漿泵及一條排漿管路構(gòu)成排漿系統(tǒng)。 測斜儀器與定向儀器 根據(jù)凍結(jié)工程質(zhì)量要求，本工程選用北京建井研究所生產(chǎn)的 JDT— 6A 型陀螺測斜儀，定向儀選用陀螺定向儀。陀螺測斜儀性能參數(shù)，見表 44。 表 44 陀 螺 測 斜 儀 參 數(shù) 表 型 號 測量范圍 精度誤差 陀螺漂移 測量方式 靜 漂 動 漂 JDT— 6A 0～ 6186。 ≤177。 339。 12186。/h 15186。/h 連續(xù)測量 2 鉆場施工及泥漿系統(tǒng) 鉆場基礎(chǔ) 為保證鉆塔整體穩(wěn)定性，擴大承截面積。擬設(shè)計采用 C30 砼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，整個鉆場水平誤差不超過177。 5mm。砼下方的基礎(chǔ)必須用三七土夯實壓好，砼厚度為300mm。 泥漿系統(tǒng) 泥漿站 每個井筒均統(tǒng)一設(shè)立泥漿站。泥漿池集中一起，池及溝均采用磚砌。泥漿槽溝長度不少于 50 米。 許疃煤礦北風(fēng)井凍結(jié)造孔工程 施工組織設(shè)計 14 由于每臺鉆機在同一時間內(nèi)穿過的地層性質(zhì)不同，因而對泥漿的要求也不相同，因此，每臺鉆機除新漿池、清水池、 泥漿攪拌機共用外，應(yīng)具有各自獨立的泥漿系統(tǒng)，以免相互影響。 泥漿選擇 使用性能適宜的泥漿對于凍結(jié)孔的施工是至關(guān)重要的。施工中它不僅起到攜帶巖粉和護壁作用，而且其性能變化會對鉆進效率和鉆孔偏斜產(chǎn)生較大的影響。反映泥漿性能的最主要的指標(biāo)有三個：一是粘度，二是含砂量，三是失水量。粘度過低，護壁效果差，易造成砂層坍塌；且會因大顆粒鉆屑長時間攜帶不上來，在孔底累積，而造成孔斜和孔內(nèi)事故。粘度過高，會明顯影響鉆進效率。泥漿中含砂量較高時，會加快泥漿泵有關(guān)部件的磨損，增加修泵時間，影響總體效率。泥漿失水量過大時 ，會加劇膨脹層段的鉆孔縮徑現(xiàn)象，造成施工上的困難。因而，施工中要采用優(yōu)質(zhì)低固相化學(xué)泥漿，且加強對泥漿性能的測試，一旦發(fā)現(xiàn)泥漿性能變差時，應(yīng)立即進行調(diào)整，在基巖段的鉆進過程中，要切實做好泥漿的管理工作，以確保施工安全和凍結(jié)管的順利下放。 根據(jù)本地區(qū)地層，選用無公害的泥漿處理劑，調(diào)配不同性能的化學(xué)泥漿，保護好孔壁。將根據(jù)初期施工找到適應(yīng)本礦井的泥漿組合，達到安全、優(yōu)質(zhì)、高效的目的。 ⑴ PHP— HPAN 泥漿 該泥漿具有粘度低、失水量小、流變性好和護壁能力強等特點，而且可有效地控制泥漿中的固相含量。 表 45 PHPHPAN泥漿的配方與性能 表 地層 泥漿配方（ Kg/m3） 泥 漿 性 能 指 標(biāo) 密度 粘度（ s） 失水量ml/30min 含砂量（ %） PH值 膠體率 （ %） 表土層 水 +膨潤土 +Na2CO3+HPAN+PHP=1000+30+2+3（ 1/10濃度） +4~6（ 1%濃度） ～ 18～ 20 ≤ 10 4 8～ 9 ≥ 97 基巖 水 +膨潤土 +Na2CO3+HPAN+PHP=1000+50+3+5（ 10%濃度） +5~10（ 1%濃度） ～ 20～ 23 ≤ 10 4 8～ 9 ≥ 98 注：使用螺桿鉆具鉆進施工時，泥漿含砂量應(yīng)≤ 1%。 許疃煤礦北風(fēng)井凍結(jié)造孔工程 施工組織設(shè)計 15 ⑵ CPANKHm泥漿 這是由聚丙烯腈鈣鹽與腐植酸鉀相配合組成的泥漿，有一定的抗鈣污染能力，具有泥漿性能穩(wěn)定、失水量小、流變性好的特點。 表 46 CPANKHm泥漿的配方與性能表 泥漿配方（ Kg/m3） 泥 漿 性 能 指 標(biāo) 密度 粘度（ s） 失水量ml/30min 含砂量（ %） PH值 膠體率（ %） 水 +膨潤土 +Na2CO3+CPAN +KHm =1000+60++1+1 ～ 20～ 23 ≤ 12 ≤ 4 8～ 9 ≥ 98 （ 3）泥漿材料 使用的各種泥漿材料均要求有產(chǎn)品合格證書或出廠檢驗報告。 膨潤土： 200 目、造漿率≥ 12m3/T； HPAN（聚丙烯腈）：粉劑，分子量 10~20 萬。作用增粘、降失水； CPAN（聚丙烯腈鈣鹽）：粉劑，降失水劑，抗鹽能力強； PHP（水解聚丙烯酰胺）：粉劑，分子量 300~500 萬，水解度 30%，選擇性絮凝劑； KHm（腐植酸鉀）：粉劑，防塌劑，抑制泥、頁巖的水化膨脹； Na2CO3（純堿）：粉狀，對粘土進行改型，調(diào)節(jié)泥漿 PH 值。 ⑷ 泥漿配制程序 將 HPAN、 PHP 分別按 10%和 1%在各自的容器內(nèi)浸泡、攪拌溶解后待用。 配制泥漿可用水力噴射攪拌法和機械攪拌法。 配制程序：先在泥漿池中放入清水，按比例加入純堿，然后徐徐加入膨潤土粉，攪拌均勻進行預(yù)水化，配成原漿。使用時再分別加入稀釋好的 HPAN（或 CPAN）攪拌 15 分鐘，加入稀釋好的 PHP（或 KHm）再攪拌 15 分鐘，攪拌均勻后，進行性能測試，符合使用要求后，再放入泥漿池內(nèi)施工使用。 （ 5）泥漿管理 泥漿的凈化 泥漿循環(huán)系統(tǒng)中，循環(huán)槽斷面尺寸高 500mm，寬 400mm，長度≥ 50 米，坡度在 1/100 左