阅读说明：本技术 一种大直径救生孔铅直钻进的方法 (Vertical drilling method for large-diameter life-saving hole ) 是由 丁华忠 程合玉 丁同福 童碧 赵俊峰 程志忠 方有向 石德洲 苏明金 文东明 张 于 2021-08-03 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种大直径救生孔铅直钻进的方法,在钻机安装地基上,采用商品混凝土、碎石材料,反复碾压、找平,加强地基支撑强度和地基平整度；钻机安装时,利用水平尺沿水平找平、垂直找直,多位置反复校验,确保钻具在提起自然状态下完全铅直；设计钻孔结构,并根据钻孔结构确定潜孔锤的参数；根据潜孔锤参数,确定钻具组合的方式；设定钻压、转速、风量钻进数值,保证操作过程中参数不变,开始钻进；本发明的大直径救生孔铅直钻进的方法,钻机地基平整牢固,钻机安装时确保钻具处于铅直状态,同时在施工时严格控制好钻压、转速和风量钻进参数,使得钻头承受岩石的各向异性小,钻头处于轴心下压状态,保证了钻具的铅直下行。(The invention discloses a method for vertical drilling of a large-diameter life-saving hole, which is characterized in that commercial concrete and gravel materials are repeatedly rolled and leveled on a drilling machine installation foundation, so that the supporting strength and the flatness of the foundation are enhanced; when the drilling machine is installed, the horizontal ruler is used for leveling horizontally and straightening vertically, and the multi-position repeated calibration ensures that the drilling machine is completely vertical when being lifted naturally; designing a drilling structure, and determining parameters of the down-the-hole hammer according to the drilling structure; determining the mode of the drilling tool assembly according to the down-the-hole hammer parameters; setting drilling pressure, rotating speed and air quantity drilling numerical values, ensuring that parameters in the operation process are unchanged, and starting drilling; the method for vertical drilling of the large-diameter life-saving hole has the advantages that the foundation of the drilling machine is smooth and firm, the drilling tool is ensured to be in the vertical state when the drilling machine is installed, and meanwhile, drilling pressure, rotating speed and air volume drilling parameters are strictly controlled during construction, so that the drill bit bears small anisotropy of rocks, is in the axis pressing state, and is ensured to vertically descend.)

一种大直径救生孔铅直钻进的方法

技术领域

本发明涉及救生孔工艺技术领域，具体为一种大直径救生孔铅直钻进的方法。

背景技术

在发生矿山事故时，钻孔救援越来越受到重视并被较多地采用，大直径钻孔救援一个比较关键的技术要求就是：钻孔位于被困人员所在巷道的正上方，钻孔必须尽可能地保持铅直，才能保证钻孔终孔落点精准穿透巷道上方，而实际实施时，受岩层软件、地层倾斜的影响，钻孔很难实现铅直钻进。

钻孔的空间位置是由深度、孔斜和方位决定的，在利用测斜数据计算钻孔偏斜轨迹时，一般采用最小曲率法，这种方法更接近钻孔真实的轨迹变化情况。救生孔一般布置在巷道正上方，巷道的宽度按照3m考虑，那么救生孔孔底位移沿垂直巷道走向方向偏移不允许超过1.5m，否则难以实现透巷，在孔深100m井斜2°以及孔深200m井斜1°时，位移就已经超标。因此大直径救生孔，对钻孔的铅直要求是极高的，有效的铅直钻进非常重要。

公开号为CN1136126A公开了一种钻进钻孔方法及钻进钻孔机，通过在目标钻孔中设置小于其直径的导向钻杆，并钻具沿着导向钻杆钻进以获得目标钻孔，同时当目标钻孔被钻进到第一预定距离后，停止所述钻机机组的运转；将所述钻机机组和所述地基分离，并以相当于所述第一预定间距的距离移动所述主体；再次固定相对于所述地基主体。其并不适用于大直径救生孔，同时其只能保持钻孔不发生偏离，仍然不能保证铅直钻进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：如何确保在大直径救生孔的钻孔过程中有效地铅直钻进。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种大直径救生孔铅直钻进的方法，包括如下步骤：

S1、在钻机安装地基上，采用商品混凝土、碎石材料，反复碾压、找平，加强地基支撑强度和地基平整度；

S2、钻机安装时，利用水平尺沿水平找平、垂直找直，多位置反复校验，确保钻具在提起自然状态下完全铅直；

S3、设计钻孔结构，并根据钻孔结构确定潜孔锤的参数；

S4、根据S3的潜孔锤参数，确定钻具组合的方式；

S5、设定钻压、转速、风量钻进参数，并保证操作过程中参数不变；

S6、开始钻进。

优点：钻机地基平整牢固，钻机安装时确保钻具处于铅直状态，同时在施工时严格控制好钻压、转速和风量的钻进参数，使得钻头承受岩石的各向异性小，钻头处于轴心下压状态，保证了钻具的铅直下行。

优选地，步骤S3中，所述钻孔的孔深为0-170m，孔径为φ711mm。

优选地，步骤S3中，根据所述钻孔的具体尺寸，确定所述潜孔锤的规格为Hyper241，锤头直径为φ711mm，锤身直径为φ533mm。

优选地，步骤S4中，钻具组合的方式具体为：从下到上依次连接的φ711锤头的潜孔锤、减震器、正反接头、φ740阻风环、φ680扶正器和φ219/168mm双壁钻杆。

优选地，步骤S5中，钻压具体为2-5吨。

优选地，步骤S5中，转速具体为10-15r/min。

优选地，步骤S5中，风量：所述潜孔锤在7-15.5bar的高压空气下工作，使用3-5台型号为寿力900XHH/1150XH的空压机进行工作。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

钻机地基平整牢固，钻机安装确保钻具在自然下放时处于铅直状态；

钻具组合中具体设置扶正器、减震器装置，当钻具的轴线与钻孔垂直轴线不一致时，钻孔发生偏斜，尤其是大直径钻孔与钻具的环空较大，为钻具的侧歪提供空间，此时扶正器保证潜孔锤能够铅直下行；

施工时需要严格控制好钻压、转速的钻进参数，使钻头承受岩石的各向异性小，钻头处于轴心下压状态，保证钻具铅直下行。

附图说明

图1为本实施例的钻具组合示意图。

具体实施方式

为便于本领域技术人员理解本发明技术方案，现结合说明书附图对本发明技术方案做进一步的说明。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本实施例公开了一种大直径救生孔铅直钻进的方法，包括如下步骤：

S1、在钻机安装地基上，采用商品混凝土、碎石材料，反复碾压、找平，加强地基支撑强度和地基平整度；

S2、钻机安装时，利用水平尺沿水平找平、垂直找直，多位置反复校验，确保钻具在提起自然状态下完全铅直；

S3、设计钻孔结构，并根据钻孔结构确定潜孔锤100的参数；

S4、根据S3的潜孔锤100参数，确定钻具组合的方式；

S5、设定钻压、转速、风量钻进数值，保证操作过程中参数不变；

S6、开始钻进。

以山东平邑石膏矿坍塌事故为例，5#大直径救生孔的具体铅直钻进方法如下：

在钻机场地回填厚度300mm碎石层，浇筑C30商品混凝土处，采用水平尺找平；钻机安装孔口平台水平找平，钻机桅杆垂直找直，上述准备确保了在自然下方时处于铅直状态。

设计大孔径救生孔的结构为：孔深为0-170m，孔径为φ711mm，从而采用Hyper241型潜孔锤100，其锤头直径为φ711mm，锤身直径为φ533mm。

钻具组合的设计主要从防偏保直考虑，一是增加加重钻具，增加到4个加重钻具，增加了近3吨；二是加长扶正钻具，总长度11.46m；三是加大扶正钻具组合的同径度，尽可能缩小扶正与钻头级差，Φ711mm钻头加配Φ680mm的扶正器140；

参阅图1，钻具组合具体为：从下到上依次连接的φ711锤头的潜孔锤100、减震器110、正反接头120、φ740阻风环130、四个φ680扶正器140、多根φ219/168mm双壁钻杆150。

确定钻进参数，主要考虑钻孔铅直并兼顾钻进效率：

钻压，设定钻压为2-5t，钻压一般不超过加重钻具重量的2/3，而加重钻具总重量为10t；

转速，实际施工时转速一般控制在10-15r/min；

风量，Hyper 241型潜孔锤100在7—15.5bar的高压空气作用下工作，因此需要3-5台寿力900XHH/1150XH空压机。

在实际施工期间，采用三班轮换操作，每班参照上述钻进参数，轻压慢钻，保证三班操作参数一致。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

以上所述实施例仅表示发明的实施方式，本发明的保护范围不仅局限于上述实施例，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明保护范围。