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—2023矿山应急救援钻探技术规范Technicalspecificationformineemergencyrescuedrilling2023-02-06发布2023-03-06实施河北省市场监督管理局发布—2023I前言本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由河北省地质矿产勘查开发局提出并归口。本文件起草单位：河北石探机械制造有限责任公司、河北省地质矿产勘查开发局国土资源勘查中心（河北省矿山和地质灾害应急救援中心）。本文件主要起草人：王克虎、李予红、满国祥、孔令沪、和新、程林、李晓晖、张强、解少朋、王浩、朱立强、任立坤、王士昭、张益男、王洪炜、苏辰兆、冯小双、吴浩宇、闫成浩、谷翔。—20231矿山应急救援钻探技术规范1范围本文件规定了矿山应急救援井工程设计、钻探设备选择、钻进方法及成井工艺、工程质量等技术工作要求，可作为矿山应急救援钻探工程设计、施工、管理等各项工作的依据。本文件适用于固体矿山地下采掘过程中发生事故时，通过地面实施应急救援井的钻探工作。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。DZ/T0148水文水井地质钻探规程DZ/T0260地热钻探技术规程3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。矿山应急救援钻探mineemergencyrescuedrilling以矿山应急救援为目的的钻探工程。矿山应急救援井mineemergencyrescuewell用于矿山应急救援时对井下人员提供生命保障和实施救生的钻井。4总则基本要求4.1.1矿山应急救援钻探工作应遵循“快速、准确、安全”的原则，按照钻探施工设计进行。4.1.2矿山应急救援井应在详细掌握矿山水文地质资料、矿井资料、灾情评估及人员定位等情况基础上，按照相关规范和技术要求设计和施工。4.1.3井位布置应结合救援目的、场地具体情况及矿井巷道布局确定，尽可能一井多用。4.1.4矿山应急救援井应满足生命探测、通讯、物资补给、排水、通风、注浆堵漏及垂直救生等相应的功能要求。矿山应急救援井类型及井身结构4.2.1矿山应急救援井类型矿山应急救援井包括生命保障井（生命探测井、通讯井、物资补给井、排水井、通风井、注浆堵漏井等）和救生井。4.2.2井身结构4.2.2.1生命保障井一开穿过基岩风化带进入完整基岩后，下入表层套管并固井；二开钻至接近巷道顶板、进入隔水层后，下入技术套管并固井；三开直接与巷道贯通。推荐井身结构设计见表1。—20232表1生命保障井推荐井身结构单位为毫米开钻次序钻头直径套管规格一开311.1244.5二开215.9177.8三开152.4裸眼4.2.2.2救生井救生井作为救援通道，口径一般不小于565mm，满足救生舱下入要求。特殊情况下不应小于460mm。使用刮刀钻头开孔的救生井，推荐井身结构设计见表2。使用旋挖钻机开孔的救生井，推荐井身结构设计见表3。表2使用刮刀钻头开孔的救生井推荐井身结构单位为毫米开钻次序钻头直径套管直径一开900750二开711610三开565裸眼或508套管四开460表3使用旋挖钻机开孔的救生井推荐井身结构单位为毫米开钻次序钻头直径套管直径一开15001400二开1250750三开711610四开565裸眼或508套管五开4604.3钻进方法选择应根据地层岩性、钻孔直径、孔深和施工条件，选择相适应的钻进方法，见表4。表4钻进方法选择选用方法适用范围优点旋挖钻进第四系粘土、砂层及风化基岩,大口径(一般1000mm以上),钻孔深度一般不超过60m安装快，钻进效率高，成孔直径大，适用地层广刮刀钻头钻进第四系松软地层及较致密、完整基岩钻进,不适用卵砾石层及破碎地层钻进钻头加工容易,成本较低牙轮钻头钻进第四系松软地层及完整、破碎、致密、研磨性岩石及卵砾石层适用范围广、效率高,尤其在卵砾石及破碎地层钻进较其他回转钻进效果更好气动潜孔锤正(反)循环钻进基岩及第四系胶结、半胶结地层和卵、砾石层钻进。尤其适用于缺水或供水困难地区具有冲击和回转双重碎岩作用,孔底岩石受压小、钻效高气动潜孔锤跟管钻进含有漂石、卵砾石不稳定第四系覆盖层,钻进深度一般小于50m以潜孔锤破碎岩石,钻头超前钻进,套管随后紧跟,对易坍塌的卵砾石地层极为有效气举反循环钻进第四系砂土、砂粒层以及硬度不大的基岩大口径孔钻进,孔深大于30m后使用,超过50m后效果最佳冲洗液上返速度快、洗孔彻底,孔内干净,钻进效率高5矿山应急救援井工程设计设计要求5.1.1设计应由地质、钻探技术人员共同编制,经审核批准后实施。—202335.1.2设计应以矿山水文工程地质资料、矿井资料、灾情评估及人员定位等情况为依据。5.1.3设计与实际情况不符时,应及时变更设计并报批。5.1.4根据地层条件、被困人员巷道深度，确定救援井设计深度、钻头选择、开孔直径，确定换径次数，确定套管的规格、数量、下入深度和程序，编制施工设计指示书，绘制地质柱状图和钻井结构设计图。设计内容5.2.1概况钻井编号、钻井类型、孔口坐标、设计井深、钻井目的及任务等基本信息。5.2.2水文工程地质条件水文地质条件、工程地质条件、地质构造概况、地层概况、钻遇地层岩性预测表等。5.2.3钻探设备及场地布置主要设备及附属设备；施工场场地面积、通水、通电、通路措施、场地平整；设备安装及钻前准备。5.2.4钻井技术设计5.2.4.1井身结构各井段钻孔直径、套管直径；套管下入深度；固井井段、裸眼成井井段；套管壁厚与钢级技术性能要求。5.2.4.2钻井工艺各井段钻进方法、钻头类型、钻具组合、钻进参数和技术要求。5.2.4.3钻井循环介质各井段钻井循环介质类型、性能要求、维护与管理、防漏与堵漏措施、固控措施。5.2.4.4事故预防措施对各井段施工重点提出要求,对可能出现的井内事故及复杂情况提出预防与处理措施。5.2.4.5成井工艺根据钻进地层确定成井工艺。6救援钻井装备的选择一般要求6.1.1救援钻探装备主要包括救援钻机、空气装置、泥浆泵、固控设备、钻具和其他附属装备等。6.1.2救援钻机应具备高机动性，可实现快速转场，快速就位，快速施工。小直径生命保障井施工钻机提升能力应不小于30t，扭矩应不小于10000Nm。大直径生命保障井和救生井施工钻机提升能力应不小于90t，扭矩应不小于60000Nm。6.1.3透巷前应采用高压空气作为动力源和循环介质，防止钻井液溃入造成二次伤害。6.1.4小直径生命保障井施工钻具应优先选择外平钻具组合，钻具由外平钻杆、钻铤、空气潜孔锤、转换接头、定向导斜仪器等组成。小直径生命保障井空气潜孔锤正循环钻进推荐钻具配套见表5。—20234表5小直径生命保障井空气潜孔锤正循环钻进推荐钻具配套序号名称规格单位数量1外平钻杆φ114mm×9.15m根1002钻铤φ127mm×9.14m根43钻铤φ159mm×9.14m根24钻铤φ178mm×9.14m根25潜孔锤6＂具26潜孔锤8＂具27潜孔锤12＂具28井口除渣器350套16.1.5大直径生命保障井和救生井施工钻具宜选用正反循环转换式大直径双壁钻具组合，钻具由大直径双壁钻杆、双壁钻铤、双壁扶正器、正反转换装置、减震器、潜孔锤等组成。大直径生命保障井和救生井空气反循环钻进推荐钻具配套见表6。表6大直径生命保障井和救生井空气反循环钻进推荐钻具配套序号名称规格单位数量备注1气盒子φ219mm/φ152mm件1含气盒子下接头2双壁钻杆φ219mm×9.5m根853双壁钻铤φ279mm×4.5m根44双壁扶正器φ420mm×2.2m根25双壁扶正器φ540mm×2.2m根26双壁扶正器φ680mm×2.2m根27阻风环φ445mm件28阻风环φ565mm件29阻风环φ711mm件210正反接头φ219mm/φ152mm件211减震器件1配18＂潜孔锤12减震器件1配24＂潜孔锤13潜孔锤18＂具214潜孔锤24＂具215开孔刮刀钻头φ900mm件116大排量离心泵台117双壁钻杆密封圈φ219mm/φ152mm套100每套含1个密封圈和1个挡圈钻机及附属装备的配置6.2.1小直径生命保障井施工钻机应能满足空气正循环施工要求，并配置空气正循环钻进用的注油器、泡沫泵、水罐、井口集渣器等。6.2.2大直径生命保障井和救生井施工钻机应能满足正反转换式空气钻进施工要求，并配置空气反循环钻井用的注油器、泡沫泵、水罐、钻渣分离器等。空气装置配置6.3.1小直径生命保障井施工空气装置应配备2台30m³/min以上空气压缩机。当钻井深度超过300m时，应配置增压机及相应的空气管汇。6.3.2大直径生命保障井和救生井施工空气装置应配备3台30m³/min以上空气压缩机。当钻井深—20235度超过300m时，应配置增压机及相应的空气管汇。钻柱配置6.4.1小直径生命保障井施工钻柱配置，优先选用直径114.3mm外平钻杆，并根据钻井孔径配置相应规格钻铤。6.4.2大直径生命保障井和救生井施工钻柱配置，优先选用直径219mm\152mm双壁钻杆、直径279mm\152mm双壁钻铤，并根据钻井直径配置相应的扶正器。空气潜孔锤配置6.5.1小直径生命保障井施工推荐配置6＂、8＂、12＂空气潜孔锤，并配置相应的152.4mm、215.9mm、311.1mm锤头。6.5.2大直径生命保障井和救生井施工推荐配置18＂、24＂空气潜孔锤，并配置相应的460mm、565mm、711mm锤头。打捞工具矿山应急救援井施工根据钻具规格配置相应规格的公锥、母锥、可退式捞矛等打捞工具。备品备件6.7.1应配备足够的钻机、空压机、双壁钻具、空气潜孔锤等救援装备的易损件，保证易损件损坏后能及时更换。6.7.2应备齐救援装备及动力机的维护保养油/液及滤芯等，应能保证钻井装备的正常运转，按时保养，避免故障隐患。7施工准备制定施工计划7.1.1开钻前，施工单位应按照设计要求制定施工计划并进行技术交底。7.1.2施工计划应合理、详尽，并应根据施工计划做好冲洗介质材料、管材、钻具、工具、油料、救生用品等物资准备。确定井位根据设计确定井位坐标，并于开钻前复核井位坐标。施工场地7.3.1应满足钻机、泥浆泵、空压机、动力机等设备的摆放和安装要求。7.3.2应满足套管、钻具、钻井材料、救援物资和辅助设施的摆放和安装要求。7.3.3临时道路应满足车辆的出入和停放要求。设备安装设备安装应参照DZ/T0260的相关规定。8钻进方法及成井工艺钻进方法根据矿山应急救援井井身结构、地层岩性、技术要求、设备及施工条件等因素，确定钻进方法和选用钻具。矿山应急救援井的主要钻进方法有空气潜孔锤钻进、气举反循环钻进等。小直径生命保障井宜采用空气潜孔锤正循环钻井工艺，大直径生命保障井和救生井宜采用正反转换式空气反循环潜孔锤钻井工艺，对于覆盖层较厚地区可采用泥浆正循环开孔。气举反循环钻进—20236气举反循环钻进参照DZ/T0148的规定。气动潜孔锤钻进8.3.1气动潜孔锤钻进除配套常规钻探设备之外，还应配套空气压缩机、潜孔锤、注油器、泡沫泵、水罐、井口集渣器等。8.3.2潜孔锤正循环钻进参照DZ/T0148的规定。8.3.3潜孔锤反循环钻进参照DZ/T0148的规定。下管及固井8.4.1下管准备8.4.1.1下管前应校正