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井下钻探用钻孔防喷装置 钻孔防喷反压装置 探放水钻孔防喷装置
煤矿防透水防喷装置 瓦斯防喷装置 煤矿探放水设备 井下钻探用钻孔防喷装置 超前探水预注浆措施 煤矿井下探放水措施 煤矿探放水设备
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一、用途目的
1、煤矿、铁矿、遂道钻孔探放高压水孔口安全防控装置，治理奥陶纪灰岩含水层、导水陷落柱、导水断层、交通隧道的溶洞暗河，提供本质安全型的全密闭探放水钻孔施工技术。
2、有效解决现行规定中的不可控环节，把危险的工作变得安全、可靠，实现标准化作业。彻底解决孔口防控问题，使孔口具备带杆分流、密闭和测控的功能，紧急情况下可有效控制孔口，最终解决了孔口防喷和反压的问题。
3、为提供上述功能提供基础条件，为用户单位二次功能开发提供基本平台载体。
二、结构功能
1、本套装置由二部分组成：旁通闸阀、钻杆控制器、简易钻杆控制器。钻杆控制器为闸阀内置式部件。
旁通闸阀以国内最可靠的Z41H结构为基础，闸板能够100%提离过流通道，闸板一侧设有分流口，闸板两侧设有压力表安装孔，必要时可改为反注浆孔，封闭钻孔。
闸阀在钻杆及控制器撤离的情况下，可以关闭闸板。
钻杆控制器由法兰、套筒、活动挡板、胶圈、旋塞和手柄组成。
钻杆控制器能够抱紧、固定、密封钻杆，实现防喷、反压和分流的目的。
三、规格型号KZ41-64C/DN150 63.5/130/100（钻杆/钻头/分流口）
1、闸阀公称压力PN：1.6MPa -- 16.0MPa
2、闸阀公称直径DN：100mm125mm 150mm
3、钻杆直径： 42mm 50mm 63.5mm
4、钻头直径： 58.5mm 75mm 91mm 110mm 130mm
四、使用维护
1、闸阀旁通侧连接简易钻杆控制器。闸板可以关闭孔口，但是对钻杆承压密闭的能力偏低。用法简单传统，易于接受，仅要求防喷时不设专用分流管路。
2、闸阀旁通侧连接孔口法兰。另一侧连接钻杆控制器。闸板不可以关闭孔口，但是对钻杆承压密闭的能力较高。旁通口需要通过焊接/螺纹/法兰方式连接专用分流管路和阀门控制。用法新颖，发挥了极限能力，适合极端情况的防控，部件安装相对复杂一些。
3、视情况对孔口承压套管、钻杆控制器和分流管路一同做耐压实验。
4、钻杆控制器内的活动挡板和胶圈为常备易损件，视防范等级自行确定更换标准。
5、简易钻杆控制器去掉活动挡板和胶圈，仍然有防喷作用。钻杆会直接磨损简易钻杆控制器末端固定挡板，注意更换加焊修补。
五、安全措施
1、开孔岩层稳定，周围区域无明显构造。
2、孔口管稳固可靠，可以承受相应负荷。
3、建议分流管路，孔口装置和孔口管一同做耐压试验。
4、建议现场备有试压设备，与孔口固定连接，每班一次常规耐压试验。
5、建议常规耐压试验检查孔内出水和漏水情况、围岩稳固情况、钻杆控制器磨损情况。
6、建议使用钻杆型号42、50、63.5外径一致的坑道钻杆。
7、建议坑道钻机具备自动解杆功能，具备反压功能，具备良好的稳固性，能够进行远端操作控制。
六、设计能力的上限及相关的技术基础
1、16.0MPa确定为探放水钻孔防控压力的上限。基本能够满足国内2050年前资源开采的深度要求。实际上10.0MPa的闸阀使用正在增多。
2、16.0MPa的阀门制造技术是国内的普通工业技术，16.0MPa的探放水钻孔控制技术是矿山安全的高端技术，在石油勘探行业16.0MPa孔口防控能力是普通技术。
3、16.0MPa的管道控制技术是国内的普通工业技术，16.0MPa的轴杆密封控制技术是国内的普通工业技术。
4、16.0MPa的探放水钻孔孔口控制技术，等于分流口的16.0MPa的管道控制技术，加上工作口的16.0MPa的轴杆密封控制技术，等于石油天然气钻孔孔口装置的简化版。
5、假定前提是孔口承压套管足够牢固，钻机具备足够的控制、固定钻杆能力，钻杆静止不动时，达到16.0MPa的探放水钻孔孔口控制能力。
七、模拟场景
1、某矿井在-1200水平一独头岩石大巷打水闸墙50m，人为制造一高水压区，该区域与周围无水利连通，强度足够可靠。压力来源为地面专线静压水，（或者利用煤矿工作面泵站加压在浅层巷道试验）。在水闸墙外安装钻机，注孔口管，孔口安装专用闸阀。直径58.5mm钻头正式钻进，到孔深50m时钻透高压水体，立即停止钻进，利用钻机的支撑保持钻杆固定静止不动，关闭钻杆控制器，承压分流管路发挥作用。视情况关闭承压分流管路。利用专用闸阀的压力表观测孔内水压。
2、某地面厂房，组装30m直径65mm的16.0MPa高压管路，直线度良好，一端做为钻孔孔口，另一端做为透水点，管内足够厚度的钢板，最末端连接煤矿工作面泵站，维持16.0MPa压力，形成简易模拟高压水钻孔。然后利用钻机钻透钢板，模拟钻孔透高压水试验。
八、前景展望
在现场操作上，彻底解决孔口防喷问题。
在技术上，理论上，装备上使我们安全主动钻透奥陶纪灰岩的暗河成为可能。有理由相信，通过我们的共同努力，对于1984年的范各庄煤矿透水，2003年的东庞煤矿透水，2010年的骆驼岭煤矿透水，如果历史能够回放，有能力提前主动打穿透水区域进行主动治理。
矿山防治水和国防一样，具备主动进攻的能力，才是最好的防御手段。
探放水钻孔施工技术的发展受到三方面的制约：钻孔深度方向控制孔口控制
钻孔深度和钻孔方向控制，国内现有技术比较成熟，能够满足需要，但是孔口控制，国内技术发展迟缓，远不及石油钻孔孔口装置的技术发展程度，制约了深部资源的开采。
九、厂家提示
1、反对理论上的保守，反对实践上的冒进。科学的理论将指导正确的实践。探放水钻孔孔口控制理论技术上的突破，将极大的促进我国的矿山安全水平。
2、使用单位首次使用前，要求相关技术主管人员，现场操作人员充分了解设备性能，明确所要达到的设计能力。
3、明确不同阶段钻孔压力试验自检程序和频率，切换方式。每班、日或每10米或特定含水层进行压力自检。
4、明确钻杆控制器的选型，易损件磨损程度和更换标准的介定。
5、本孔口装置可以提供充分的密闭承压能力，和不充分的反压能力。强烈建议与具备反压能力的坑道钻机配合使用。
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