煤礦使用的烏蘭浩特污水井作用有哪些？我國(guó)深部煤炭資源儲(chǔ)量豐富，但隨著煤礦開采向深層發(fā)展，水害問題嚴(yán)重，為了煤礦的安全生產(chǎn)，煤炭資源深部開采迫切需要有效的排水方法，采用煤礦深井地面鉆孔排水井向地面直接排出井下積水就是一個(gè)有效的方法。煤礦深井地面鉆孔排水井設(shè)計(jì)要搞清復(fù)雜地質(zhì)條件下深大口徑鉆孔成井過程中各層套管的力學(xué)性能，而且煤礦深井地面鉆孔排水井的直徑比較大，有些深達(dá)千米，鉆探垂直度要求很高。煤礦建設(shè)行業(yè)目前還缺乏對(duì)煤礦深井地面鉆孔排水井的設(shè)計(jì)方法和施工技術(shù)的研究，只能借鑒其它行業(yè)小口徑鉆井(如石油鉆井工程)和煤礦立井的一 些經(jīng)驗(yàn)。煤礦排水井結(jié)構(gòu)形式：根據(jù)目前地面鉆孔施工機(jī)械條件，施工工藝和深厚表土層的地質(zhì)條件，煤礦深井地面鉆孔排水井井管可采用兩層套管結(jié)構(gòu)(如右圖)：技術(shù)套管和工作管，具體介紹如下：

（1）技術(shù)套管：煤礦深井地面鉆孔排水井的表土層技術(shù)套管穿越深厚表土層，主要承受來自外部的水、興安盟化糞池土壓力和不穩(wěn)定地層的側(cè)向擠壓力，表土層技術(shù)套管主要有兩個(gè)作用：一是支撐不穩(wěn)定的深厚表土層，防止井壁塌落；二是隔離表土層，防止鉆井液污染周圍的地下水。表土層技術(shù)套管固井時(shí)水泥漿應(yīng)返至地面。

（2）工作管：煤礦深井地面鉆孔排水井工作管下入基巖層，烏蘭浩特污水井承受圍壓壓力，為礦下積水排出提供通道。工作管固井時(shí)，水泥漿應(yīng)返至地面，加強(qiáng)工作管的穩(wěn)定性，增強(qiáng)套管焊縫密封性，防止煤礦積水滲到井下，還可以提高套管抗外壓能力。在設(shè)計(jì)煤礦深井地面鉆孔排水井井壁結(jié)構(gòu)時(shí)，擬選用鋼結(jié)構(gòu)中的鋼管作為煤礦深井地面鉆孔排水井的井壁，鋼管與常用的煤礦立井井筒結(jié)構(gòu)中的砌體結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比具有很多優(yōu)點(diǎn)，比如施工方便快捷、工廠制作效率高，套管壁薄質(zhì)量小、強(qiáng)度高、塑性好，符合保護(hù)環(huán)境的需要等。煤礦深井地面鉆孔排水井選用的鋼管結(jié)構(gòu)的幾何特征是截面尺寸遠(yuǎn)大于套管壁厚(δ《d)，一般應(yīng)滿足δ/d≤0.1，同時(shí)長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于直徑。所以說，煤礦深井地面鉆孔排水井各層套管(鋼管)屬于薄壁結(jié)構(gòu)。

施工工藝：煤礦深井地面鉆孔排水井施工工藝主要包括鉆孔、套管下沉、固井三項(xiàng)工作，煤礦深井地面鉆孔排水井鉆孔防斜、套管下沉和固井施工是工程成敗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，煤礦深井地面鉆孔排水井，技術(shù)套管采用提吊法下沉技術(shù)套管，工作管采用提吊加浮力法下沉套管，兩層套管均采用井口密封內(nèi)插法固井工藝?？山柚旱V鉆井工程和石油鉆井工程等小口徑鉆井的施工經(jīng)驗(yàn)。

發(fā)展現(xiàn)狀：煤礦深井地面鉆孔排水井各層套管承受水壓力、土壓力或基巖壓力，烏蘭浩特污水井選用鋼管作為承壓結(jié)構(gòu)，擬采用光滑的焊接鋼管作為煤礦井下積水排出的工作管。承受壓力的鋼管在石油鉆井、水電站建設(shè)中涉及較多，設(shè)計(jì)煤礦深井地面鉆孔排水井時(shí)可以借鑒。

在石油鉆井工程中工作管內(nèi)的液體是原油，煤礦深井地面鉆孔排水井工作管內(nèi)的液體是積水，興安盟水泥制品石油鉆井深度大，套管外徑小。經(jīng)常發(fā)生的事故是套管彈性失穩(wěn)，這些和煤礦深井地面鉆孔排水井相似，在煤礦深井地面鉆孔井的設(shè)計(jì)過程中可以借鑒一些石油鉆井行業(yè)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，石油鉆井行業(yè)2008年新頒布了套管柱結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(SY/T 5724-2008)。石油行業(yè)失穩(wěn)臨界壓力稱為擠毀壓力，采用彈性失穩(wěn)公式確定。石油鉆井工程中的套管多為鋼制圓筒，長(zhǎng)度尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于截面尺寸，可以忽略套管兩端的端面影響，看成無限長(zhǎng)的小直徑管，擠毀壓力公式中忽略長(zhǎng)度對(duì)臨界壓力的影響，大量實(shí)踐證明這種簡(jiǎn)化是可靠的，煤礦深井地面鉆孔排水井也可以借鑒。

煤礦深井地面鉆孔排水井表土層厚，鉆孔直徑大，開挖深度大，孔身垂直度要求高，烏蘭浩特污水井井下受力復(fù)雜。煤礦深井地面鉆孔排水井施工過程中，鉆孔防斜，鉆井液護(hù)壁，套管下沉，固井等工序均是施工中的難點(diǎn)。