过泥岩层钻孔的施工工艺

周访玉 殷元祥 周战球 许丛洲

（徐州矿务集团有限公司张集煤矿 江苏 徐州 221147）

1 问题的提出

煤矿井下钻孔施工的最大困难是过泥岩层。在近水平钻孔或倾角较小的钻孔采用传统的静压水排渣过泥岩打钻工艺，一旦钻头进入泥岩层就开始出现糊孔、塌孔、卡钻、埋钻、掉钻杆等打不进去现象。往往因钻孔垮孔、 塌孔不得不等其自行放弃钻孔施工， 导致钻孔报废、材料及工时浪费，煤层位产状、赋存探测不清，突出危险性得不到消除，严重制约矿井的安全生产。 因此，过泥岩层段深孔钻进技术一直是亟待解决的技术难题。

2 原因分析

2.1 一般情况下，钻孔施工在遇水敏性粘土、砂质粘土等岩性时，一旦钻头在进入岩泥层，因泥岩的坚固性系数较低，泥质粘土粘稠度较大，钻头在切削、挤压、搅拌泥岩过程中，分离出来的粘稠胶质泥岩与部分砂岩易沉积孔底，沉积孔底的泥岩孔隙度较小，细屑结构被水冲散后，很快又固结，靠钻进水压不足以顺畅排渣，就出现糊堵钻头而滞死钻杆现象。

2.2 钻孔过砂质泥岩时， 钻头在旋转切削泥岩层过程中易产生较大颗粒的钻屑，尤其是下山孔施工时，孔底粒度较大的钻屑难以从孔口顺畅排出，大量破碎的泥岩颗粒不断聚集挤压在孔壁周围而将钻杆和钻头箍紧、抱紧，终使钻杆所受摩擦力大于钻机的扭矩力而发生钻头无法进退即卡钻事故的发生。

2.3 原岩应力集中时施工过泥岩钻孔， 因钻孔的施工改变了围岩的地应力平衡的状态，应力的重新分布而在孔壁周围形成了高应力峰值区，一旦孔壁受力平衡状态失稳就会使孔壁崩裂，形成塌孔或缩孔。……