上向反井钻井工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及矿山机械领域，特别涉及一种上向反井钻井工艺。
【背景技术】
[0002]反井钻机工艺原理是通过钻机的电机带动液压泵，液压泵驱动液压马达，并驱动动力头，利用液压动力将扭矩传递给钻具系统，带动钻杆及钻头旋转，导孔钻头或扩孔钻头上的滚刀在钻压的作用下，沿井底岩石工作面做纯滚动或微量滑移。同时主机油缸产生的轴向拉、压力，也通过动力头、钻杆作用在导孔钻头或扩孔钻头上，使导孔钻头的滚刀在钻压作用下滚动，产生冲击荷载，使滚刀齿对岩石产生冲击、挤压和剪切作用，破碎岩石。采用反井钻机进行钻井，具有工艺简单、钻井速度快、适应性强等优点。然而现有反井钻井工艺无法在现有坑道内对坑道上方的地层进行钻井施工，如果需要对现有坑道上方的地层进行钻井施工，那就需要在预钻井位置的上方新开挖一条坑道，或者直接采用别的工艺进行钻井施工，不仅耗费大量的工时，而且还耗费大量的人力和物力，无法体现出反井钻机在单一坑道中对坑道上方地层进行钻井施工的优势。
【发明内容】
[0003]有鉴于此，本发明在于提供一种在现有坑道中对坑道上方地层进行井筒钻进的上向反井钻井工艺，免去现有反井钻井工艺需要开挖两条坑道的麻烦，有利于节省井筒钻进过程中工程耗时，而且有利于节省人力物力，降低井筒钻进成本。
[0004]为解决上述问题，本发明采用如下技术方案:上向反井钻井工艺，包括如下步骤:
[0005](I)对待钻地层进行地质调查，确定所述地层的倾角大小；
[0006](2)安装上向反井钻机；
[0007](3)井筒钻进；
[0008](4)井壁支护。
[0009]上述上向反井钻井工艺，步骤(I)包括如下步骤:
[0010](a)确定待钻井筒位置
[0011](b)对地质、设计部门提供的地质资料进行调研，并根据调研结果，判断待钻井筒所在位置附近地层中地层倾角的大小，以便判断中待钻井筒所在位置上方地层中岩石的可钻性。
[0012]上述上向反井钻井工艺，步骤(2)包括如下步骤:
[0013](A)沿坑道将上向反井钻机运至待钻井筒所在位置的下方；
[0014](B)将上向反井钻机机架竖起，然后安装上向反井钻机。
[0015]上述上向反井钻井工艺，步骤(3)包括如下步骤:
[0016](i)对待钻井筒所在坑道段进行支护；
[0017](ii)对待钻井筒井口周围地层进行预固化处理；
[0018](iii)井筒钻进。
[0019]上述上向反井钻井工艺，步骤(ii)中采用速凝水泥浆对待钻井筒井口周围地层进行预固化处理。
[0020]上述上向反井钻井工艺，步骤(4)中:反井钻井成井后，利用上向反井钻机机架和升降设备，在井筒内设置吊盘，通过配备一套提升系统担负运送材料和人员的功能，对于结构不稳定的地层，用整体式金属模板砌壁，无缝钢管浇筑内层井壁；对于结构稳定的地层，利用锚杆喷浆支护，完成井筒全部作业。
[0021]上述上向反井钻井工艺，所述上向反井钻机为移动式上向反井钻机，所述移动式上向反井钻机包括钻井装置和移动装置；
[0022]所述钻井装置包括钻机支撑机构、主推油缸、动力头和钻具，所述钻机支撑机构包括下支撑、底座、导向柱、顶梁和上支撑；所述下支撑的上端与所述导向柱的下端固定连接，所述导向柱的上端与所述上支撑的下端固定连接；所述底座安装在临近所述导向柱的下端的所述导向柱上，所述顶梁安装在临近所述导向柱的上端的所述导向柱上，所述主推油缸安装在位于所述底座与所述顶梁之间的所述导向柱上，所述主推油缸可沿着所述导向柱滑动；所述主推油缸的伸缩部与所述底座固定连接，所述主推油缸与所述动力头固定连接，所述动力头与所述钻具传动连接；
[0023]所述移动装置包括载重台，所述载重台上两个位置相对的侧面上安装有履带行走机构；所述底座与所述载重台的第一端铰接；所述主推油缸通过起落架拉杆与所述载重台连接，所述起落架拉杆的一端与所述主推油缸铰接，所述起落架拉杆的另一端与所述载重台的第一端铰接；所述载重台上台面上设有支撑机构，在所述钻井装置装载在所述载重台上时，所述顶梁放在所述支撑机构上；所述载重台上安装有大于或等于2N个支脚，N为大于2的自然数。
[0024]上述上向反井钻井工艺，所述钻具包括钻杆和钻头所述钻头包括先导钻头和扩孔钻头，所述先导钻头下端与所述扩孔钻头的上端螺纹连接，所述扩孔钻头的下端与所述钻杆的上端螺纹连接，所述钻杆的下端通过卸扣装置与所述动力头传动连接；所述移动装置还包括泵站，所述泵站安装在所述载重台上，所述泵站与所述主推油缸流体导通连接。
[0025]上述上向反井钻井工艺，所述顶梁上安装有可自由开合的卡板和抱卡装置，所述卡板位于所述抱卡装置的上方；所述卡板和所述抱卡装置闭合时，所述卡板和所述抱卡装置分别与所述钻杆卡接；位于所述顶梁和所述上支撑之间的所述导向柱上安装有上活动梁，所述上活动梁上安装有岩渣收集机构，所述岩渣收集机构可自由开合；所述岩渣收集机构闭合时，所述岩渣收集机构与所述钻杆滑动连接。
[0026]上述上向反井钻井工艺，位于井口与所述钻头之间的所述钻杆上安装有稳定器；所述稳定器包括可开合安装环，所述安装环上安装有大于或等于3个长度相等的支臂，所述支臂的一端与所述安装环固定连接，所述支臂的另一端安装有滚轮，所述滚轮与井筒内壁接触；所述安装环闭合时，所述安装环与所述钻杆固定连接；相邻的两个所述稳定器之间距离大于或等于Sm且小于或等于1m ;所述稳定器与所述钻头之间的距离大于或等于Sm且小于或等于10m。
[0027]本发明的有益效果是:
[0028]1.采用本发明可以实现在现有坑道对坑道上方的地层进行井筒钻进，无需为满足现有反井钻井工艺而再开挖一条新坑道，从而降低了井筒开挖的成本，也降低了此类井筒开挖所需的工时，从而加快了工程进度，为后续施工节约了大量时间。
[0029]2.采用本发明进行坑道上方地层井筒的钻进，井筒钻井过程中无需钻井液或需要少量的钻井液，其中钻井液用以降低钻头的温度，提高钻头使用寿命和井筒钻进速度，保证钻头可以进行连续的施工运转。
[0030]3.采用本发明对高于施工位置的地层进行钻井，由于无需将大型机械设备搬运到高处，从而解决了大型机械搬运困难的问题。
【附图说明】
[0031]图1为本发明上向反井钻井工艺中移动式上向反井钻机工作状态下的结构示意图；
[0032]图2为本发明上向反井钻井工艺中移动式上向反井钻机的钻井装置完全竖立时的结构示意图；
[0033]图3为本发明上向反井钻井工艺中移动式上向反井钻机的钻井装置收回到移动装置上过程中的结构示意图；
[0034]图4为本发明上向反井钻井工艺中移动式上向反井钻机的钻井装置被完全收回到移动装置上时的结构示意图。
[0035]图中:1-下支撑，2-底座，3-导向柱，4-顶梁，5-上支撑，6-主推油缸，7-动力头，8-卸扣装置，9-钻杆，10-扩孔钻头，11-先导钻头，12-泵站，13-稳定器，14-伸缩部，15-上活动梁，16-岩渣收集机构，17-卡板，18-抱卡装置，19-履带行走机构，20-支脚，21-载重台，22-支撑机构，23-岩渣外运站，24-支臂，25-滚轮，26-起落架拉杆。
【具体实施方式】
[0036]为清楚说明本发明中的方案，下面给出优选的实施例并结合附图详细说明。
[0037]实施例1
[0038]地层不稳定的地区进行坑道开挖和井筒开挖均需要进行预先支护，以防止出现塌方造成事故，这是地层不稳定地区进行地下施工的基本要求。
[0039]本发明中所用的上向反井钻机为移动式上向反井钻机，如图1?4所示，所述移动式上向反井钻