封闭不良钻孔的井下封堵技术与实践 (2).pdf

2 0 0 7 年第 1 期 中州煤炭 总第 1 4 5 期 封 闭 不良 钻 孔 的 井 下 封 堵 技 术 与 实 践 葛 江林 焦煤 集团公 司 ， 河 南 焦作4 5 4 0 0 0 摘要 应用 井下封堵技术， 快速 、 有效地封堵 了煤矿生产 中遇 到的封 闭不 良钻孔 ， 避 免 了水 害事故 的发生， 且 成本低 ， 工艺简单。 关键词 封闭不 良钻孔 ； 堵 源； 止水器 ； 封孔 中图分 类号 P 6 3 4 ． 8 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 3 0 5 0 6 2 0 0 7 0 1 0 0 5 4 0 2 6 2 0 1 1 水文观测孔位于陈四楼井 田南翼 2 7 0 7 工作面 内， 该 孔于 1 9 7 9年施 工完成 ， 孔 深 5 3 4 ． 5 9 m。2 0 0 4年采用地面封堵 6 2 0 1 1 孔 ， 该孔套管直 径 7 3 m m， 施工至 3 4 ． 5 4 m处 ， 发现下部套管已腐蚀 锈坏 ， 钻至 1 1 8 m处已找不到原钻孔位置 ， 地面封堵 工作无法进行。因此 ， 决定采用 井下封堵技术封堵 6 2 0 1 1 孔 。为 了采掘 安 全 ， 2 7 0 7工作 面巷 道距 6 2 0 1 1 孔设计均大于 4 0 m。从工作面巷道形成到 回采揭露钻孔 ， 前后进行 了2次井下封堵工作 ， 最后 彻底解除了6 2 0 1 1 孔的水害威胁。 1水文地质条件 6 2 0 1 1 孔所 在地段第三 、 四系地层厚 3 4 8 m， 由粉质黏土、 黏土和细砂组成。其中第四系全新统 和上第三系下部第 一段细砂含水层含水性较强 ， 单 位涌水量 0 ． 0 0 4 1 6 ． 7 1 0 0 L ／ s m 。由于 6 2 0 1 1 孔套管已腐蚀 ， 孔内已被粉质黏土充填， 所 以推 测第三 、 四系含水层顺钻孔突水 的可能性不大。 二 煤层顶板有上石盒子组 K 、 K 砂岩裂隙承 压含水层， 单位涌水量 0 ． 1 2 L ／ s m ， K 、 K 砂岩 水径流滞缓 ， 以静储量为主 ， 井下防治难度较大， 一 般 以疏放为主。二 煤层底部有石炭系太原组灰岩 岩溶裂隙承压含水层 ， 6 2 0 1 1 孔钻至煤下 1 0 0 ． 9 4 m。主要揭露有 L ． 。 、 L ． ． 灰岩含水层 ， 其中 L ． ． 厚 2 m， 上界面距二 煤层 5 0 m； L 。 。 厚 5 m， 上界面距二 煤 层 5 7 m； L L 。 。 2层灰岩沉积厚度稳定 ， 岩溶发育 ， 突水性较强 ， 单位涌水量 0 ． 1 0 L ／ s m ， 水位标高 一 1 30 ． 0 0 m 。 根据 L ”L 灰岩含水层混合抽水试验， 计算 出 收稿 日期2 0 0 6 0 92 1 作者简介 葛 江林 1 9 6 4一 ， 男 ， 河南 孟津人 ， 工程 师， 1 9 8 6年毕业 于中国矿业大学 ， 现从事矿井水文地质工作 。 5 4 的涌水量 Q与水位降深 S关系的曲线方程 为 Q 一 3 9 ． 4 0 7 5 8 ． 5 7 4 1 g S ， 计算 L ． 。 、 L ． ． 灰岩含水层水位 降至二 煤层底板标高 一 3 9 9 ． 5 m时， 钻孔涌水量 Q 1 0 2 ． 9 m ’ ／ h 。若不及时封堵将导致水害事故 的发 生 ， 并造 成 重大经 济损 失 。 2 初期封堵方案及实施 2 ． 1 井下初期封堵方案 2 7 0 7工作面下风道形成后， 6 2 0 1 1 孔见煤位 置距下风道 4 5 m， 距南翼胶带运输巷 4 0 0 m。根据 钻孔位置及所处地段含水层 的具体情况 ， 决定采用 堵源的方法， 即封堵钻孔周围 L ． 。 、 L 灰岩含水层岩 溶裂隙通道 ， 隔离含水层与 6 2 0 1 1 孔之间的水力 联 系 ， 从 而达 到封孔 的 目的 。 依据上述指导思想工程布置为 沿下风道 以钻 孔为中心 ， 在两侧相距 8 0 m布置 2个钻机窝 ； 每个 钻窝设计施工 4个钻孔， 钻孔穿过 L ． ． 灰岩含水层 ， 落底在以 6 2 0 1 1 孔 为中心 、 半径为 1 0 m的 L ． 。 灰 岩含水层中； 注浆后在 6 2 0 1 1 孔钻孔周 围形成一 个半径大于 1 0 m的隔水单元 ， 切断含水层与钻孔之 间的水 力联 系 。 ． 钻孔设计 01 6 m孔径 1 2 0 mm， 下套管 1 0 8 m m， 套管加固后用 9 1 m m钻头打到 L 。 。 灰岩底板 ， 用水泥一水玻 璃浆 液注 浆 水 泥一水 玻璃 浆液 配 置 水玻璃 4 0 。 B e ， 水泥浆 W C 2 1 ， 水泥浆与水 玻璃两者体积 比 1 0 ． 0 0 5 ， 注浆终压在 6 8 MP a ， 持续时间 3 0 mi n 。 2 ． 2 封堵方案的实施 根据完成的 6 2 0 1 1 孔井下封堵工程 ， 其钻孔 注浆成果统计见表 1 。共用 水泥 2 9 4 ． 6 9 t ， 水玻璃 1 ． 5 0 t 。经施 工检查 孔 ， 查 出 L ． 。 、 L 灰 岩 无 水 ， 认 为 6 2 0 1 1 孔已封堵好 ， 2 7 0 7工作面可正常 回采。 维普资讯 2 0 0 7年第 l 期 葛江林 封闭不 良钻孔的井下封堵技术与实践 总第 1 4 5期 表 1 钻孔注 浆成 果统计 3 揭露钻孔经 过及分析 当 2 7 0 7工作面切眼推进到 6 2 0 1 1 孔附近时 ， 在该孔附近煤墙 出现涌水现象 ， 涌水量 3 m ／ h ； 随 着工作面 向前推进 ， 涌水量逐渐增大， 最后钻孔被完 全揭 露 。钻孔孔 径 1 1 0 m m， 孔 内有一 钻 杆 ， 顶 板 钻 孔 口无 水 ， 底 板钻 孔 口涌水量 为 3 0 m ’ ／ h 。 经分析 ， 认为 6 2 0 1 1 孔 经井下先期封堵 的堵 水率为 7 0 ％。由于 L ． 。 、 L ． ． 灰岩含水层岩溶裂隙发 育存在不均一性 ， 故未能完全把水封堵住 。 4 井下二次直接封堵方 案的确 定和实施 为了防止涌水对轨道巷的冲蚀造成架棚倾斜及 减少排水费用 ， 决定利用快速止水器 图 1 及 注浆 泵第二次封堵该孔 。 止水器安装好后 ， 高压 阀 1和高压 阀 2均处于 打开状态 ， 用注浆泵通过高压 阀1 低压 向孔 内注入 图 1止水器结构 水泥一 水 玻璃 浆 液 水 泥_ 水 玻 璃 浆 液 配 置 水 玻 璃 4 0 。 B e ， 水 泥 浆 W C1 1 ， 水 泥 浆 与水 玻 璃 两 者体积 比 1 0 ． 5 ， 注浆至 O1 0 8 mm套管外钻孔环 状间隙及钻孔周边裂隙全部封堵住 ， 待水泥凝 固后 再通过 高压 阀 2向钻孔 内注入水泥一水玻璃浆液 浆液配置 水玻璃 4 0 。 B e ， 水泥浆 W C2 1 ， 水 泥浆与水玻璃 两者体积 比 1 0 ． 0 0 5 ， 注浆终压达 到 6 MP a ， 持续时间3 0 m i n ， 关闭高压阀2 ， 待水泥一 水玻璃浆液凝 固后开始恢复生产。2次共注水泥 2 l t ， 水玻璃 1 t 。至工作面 回采结束 ， 6 2 0 1 1 孔未再 发生出水现象 ， 井下堵水率达 1 0 0 ％。 5 结语 1 通过打钻注浆“ 堵源” 封孔及利用止水器直 接封 孔 是井下 封 堵封 闭不 良钻 孔 的 2种 办 法 。这 2 种办法成本低 ， 工艺简单 ， 效果好 。 2 井下止水器封孔也适用于井下裸孔放水孔 及其他井下水文观测孔孔 口装置损坏时 的封堵工 作。 责任编辑 秦爱新 上接第 5 3页 要略大于煤层倾角 1 。 或 0 ． 5 。 。 2 在钻 头 后加 一 根 长 0 ． 51 ． 0 m导 向空 芯 麻花钻杆或其他导向器， 其直径与钻头直径要一致。 其导向原理 由于空芯麻花钻杆 的直径与钻头直径 一 致 ， 在钻 进过 程 中 ， 钻头 的钻 进方 向受 到空芯 麻花 钻杆的控制 ， 而空芯麻花钻杆本身带有螺旋丝 ， 在钻 进过程中是螺旋式前进的， 能起到充分排粉的作用， 还能控制钻进的方 向， 不受后面钻杆的影响。 3 钻进 时 ， 钻 机给 压 不 能太 大 ， 钻 机 要稳 定 牢 固， 不能来回移动 。 3效 果分 析 己 1 2 1 3 0运输巷煤层厚度 3 ． 23 ． 5 m， 煤 层 倾角 2 3 2 5 。 。钻孔的布孔方法 沿巷道走向每隔 5 m布置一个顺层单孔 ， 共布置 2 4 8个钻孔 ， 设计孔深 6 0 m。钻孔角度沿煤层倾 斜方 向布置。钻机采用 MK - Ⅲ型全液压钻机。打钻 时， 在钻头后面加 了一 根长 0 ． 5 m的空芯麻花钻杆做为导 向器 ， 钻孔开 口 位置距顶板 1 ． 0一1 ． 2 m， 钻进压力在 0 ． 2 00 ． 3 5 MP a之间。通过采取这些措施 ， 该巷 道共打钻 2 3 0 个 ， 孔 深在 6 0 7 0 m之 间 的有 1 5 0个 ， 8 0 m 以上 的 有 8 0个 ， 最深孔达 1 0 0 m， 成孔率 1 0 0 ％ 。 4 结语 1 中厚煤层深孔打钻 ， 应控制钻进压力 ， 一般 在 0 ． 2 0 0 ． 3 5 MP a为宜 ， 不能 超过 0 ． 3 5 MP a 。 2 在控制钻进压力和开孔位置 的同时 ， 还必 须在钻头后面加导向器 ， 以确保钻孔的角度 ， 控制好 钻 进方 向 。 责任编辑 秦爱新 5 5 维普资讯