新疆排水井-煤矿排水井应用

我国深部煤炭资源储量丰富，但随着煤矿开采向深层发展，水害问题严重，为了煤矿的安全生产，煤炭资源深部开采迫切需要有效的排水方法，采用煤矿深井地面钻孔排水井向地面直接排出井下积水就是一个有效的方法。煤矿深井地面钻孔排水井设计要搞清复杂地质条件下深大口径钻孔成井过程中各层套管的力学性能，而且煤矿深井地面钻孔排水井的直径比较大，有些深达千米，钻探垂直度要求很高。煤矿建设行业还缺乏对煤矿深井地面钻孔排水井的设计方法和施工技术的研究，只能借鉴其它行业小口径钻井(如石油钻井工程)和煤矿立井的一 些经验。 

根据地面钻孔施工机械条件，施工工艺和深厚表土层的地质条件，煤矿深井地面钻孔排水井井管可采用两层套管结构(如右图)：技术套管和工作管，具体介绍如下：

（1）技术套管

煤矿深井地面钻孔排水井的表土层技术套管穿越深厚表土层，主要承受来自外部的水、土压力和不稳定地层的侧向挤压力，表土层技术套管主要有两个作用：一是支撑不稳定的深厚表土层，防止井壁塌落；二是隔离表土层，防止钻井液污染周围的地下水。 [15]  表土层技术套管固井时水泥浆应返至地面。

（2）工作管

煤矿深井地面钻孔排水井工作管下入基岩层，承受围压压力，为矿下积水排出提供通道。工作管固井时，水泥浆应返至地面，加强工作管的稳定性，增强套管焊缝密封性，防止煤矿积水渗到井下，还可以提高套管抗外压能力。在设计煤矿深井地面钻孔排水井井壁结构时，拟选用钢结构中的钢管作为煤矿深井地面钻孔排水井的井壁，钢管与常用的煤矿立井井筒结构中的砌体结构和钢筋混凝土结构相比具有很多优点，比如施工方便快捷、工厂制作效率高，套管壁薄质量小、强度高、塑性好，符合保护环境的需要等。 [16] 

煤矿深井地面钻孔排水井选用的钢管结构的几何特征是截面尺寸远大于套管壁厚(δ《d)，一般应满足δ/d≤0.1，同时长度远大于直径。所以说，煤矿深井地面钻孔排水井各层套管(钢管)属于薄壁结构。

施工工艺

煤矿深井地面钻孔排水井施工工艺主要包括钻孔、套管下沉、固井三项工作，煤矿深井地面钻孔排水井钻孔防斜、套管下沉和固井施工是工程成败的关键环节，煤矿深井地面钻孔排水井，技术套管采用提吊法下沉技术套管，工作管采用提吊加浮力法下沉套管，两层套管均采用井口密封内插法固井工艺。可借助煤矿钻井工程和石油钻井工程等小口径钻井的施工经验。 [14]