集团公司省内超大口径超重负荷精确定位煤矿矸石充填开采投料井工程圆满收官

来源:黑龙江龙煤矿业控股集团
作者:刘琪 赵泽宇
发布时间:2021-03-16 23:57:17
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集团公司省内超大口径超重负荷精确定位煤矿矸石充填开采投料井工程圆满收官

近日,由黑龙江龙煤地质勘有限公司施工的双鸭山矿业公司集贤煤矿投料井管道下放和固井工作顺利完工,预示着煤矿矸石充填开采前期任务圆满收官,创下了黑龙江煤田矿山区域内工程钻孔超大口径、超重负荷、靶向精准定位的新纪录。

集贤煤矿矸石充填开采项目,是双鸭山矿业公司2020年重点项目之一。该煤矿井田西部建兴村、矿居民区、水塔、矿区铁路及部分工业广场为煤炭整片压覆区域,地质储量1539万吨,且为发热量较高的9号和16号煤层。同时,矿区洗煤厂排放矸石量较大,具备实施矸石充填开采、解放“三下”压煤的基本条件。初步测算,中厚煤层回采率不低于80%,可解放“三下”压覆煤炭1000余万吨,延长矿井服务年限6年以上,且消耗大量煤矸石和粉煤灰,减少灰渣存储和排污费用,在大幅度创效的基础上还可以从根本上治理环境污染问题,对煤矿生态修复和可持续发展具有重要意义。

投料井是矸石充填开采项目的关键性节点工程。据地勘公司安全生产部负责人梁玉明介绍:“由地面直接向井下投送充填物料,不仅可以有效缓解井下用车紧张问题,大幅减少运输成本,而且能够消除井下长距离运送充填物料带来的辅助运输安全隐患,既经济又安全。”

该投料井的施工任务由龙煤地勘公司双鸭山地质队承担。接到任务后,龙煤地勘公司及双鸭山地质队按照工程设计要求,特别是针对投料井地质条件复杂、孔径超大、靶心要求精度高(井位距煤矿风井井筒仅23米)、井管超重等施工难题,组织专业技术人员协同攻关,通过学习借鉴、查阅资料和比对相关数据,反复研究权衡施工方案,制定可靠的工程施工和安全保障措施,详细论证每一个细小的施工环节,较好地解决了表土层回填矸石坍塌、穿过95米含水量大、松散三四纪、风化岩层、孔径770毫米的大口径施工等一系列技术难题。为确保工程施工质量,他们在钻进施工中首先采用直径215.9毫米的无线随钻定向钻井工艺,钻进达到设计孔深后再逐级扩孔和成孔。整体工程完工后,钻孔中心位置距离设计靶心仅0.39米,远远超过靶心偏离不超10米的设计标准,钻进成井质量达到同行业一流水平。

管道下放和固井作业是投料井收尾工程中最为关键的环节。该井管为直径560毫米的堆焊耐磨管,单管长8米约重3吨,全部井管载重191.8吨,井管重量远远超过钻塔承载负荷,安全下放井管、提拉和钻塔钻机负载、提引工具成为施工中的关键问题。对此,他们经过反复研究咨询和实践摸索,确定了安全可靠的下放井管施工方案。为解决钻塔承载负荷问题,他们采用浮箍增加浮力、调整孔内泥浆比重等技术措施,至井管到底提升拉力控制在52吨,保证在钻塔额定承载范围内。在井管焊接作业中,他们连续奋战140余小时,全孔下井管使用电焊条300公斤,合计焊缝长度122米,经超声探伤检测均达到设计标准和施工要求,安全高效地将520米井管下放到设计位置。在此基础上,为确保固井质量,他们引进专业固井车实施固井作业,应用特殊制作的管卡子固定井管,固井作业累计注入水泥104.6吨,水泥浆从井管外环返至地面,达到固井设计要求。

集贤煤矿矸石充填投料井工程的圆满完成,从超大口径、定向钻进、超负荷下管和固井方面积累了宝贵经验,是龙煤地勘公司超大口径钻探技术的创新应用,为今后进入大口径定向钻进市场起到了积极的推动作用,也为双矿公司集贤煤矿矸石充填开采项目后续工程奠定了坚实基础。