井下長期觀測孔套管斷裂漏水封堵技術研究

摘要：古11號孔是L8灰巖長期觀測孔，位于15采區車場與東疏水巷交叉口附近，因鉆孔附近構造集中加之受采動影響，底鼓出水，通過采用泄壓孔泄壓、導水、注漿封堵等施工工藝，成功封堵了鉆孔漏水，杜絕了災害擴大并改善了生產環境。

關鍵詞：水文觀測孔 L8灰巖 泄壓孔 注漿封堵

1 概況

古11號孔為井下長期水文觀測孔，觀測層位為L8灰巖，位于15采區車場與東疏水巷交叉口附近，孔口標高-450m，鉆孔結構：Φ146mm套管長16.5m，Φ127mm套管長43m，以下為裸孔，48m見L8灰巖，孔深53.5m。該孔附近斷裂構造集中、裂隙發育加之收到采動影響，導致鉆孔下部套管斷裂，鉆孔孔內塌孔堵塞套管，鉆孔周圍底板底鼓突水，水量達到360m3/h，水壓3.8MPa。因距15采區下車場較近，給15采區生產和運輸造成較大壓力。經采用泄壓孔泄壓、導水，采取泄壓孔注漿封堵等治水方案，成功封堵鉆孔漏水。

2 地質及水文地質條件

古11孔位于古生代二疊紀山西組煤系地層，所處圍巖巖性都是深灰色～深灰黑色泥巖、砂質泥巖，層面含有植物化石及輪木化石碎片。泥巖中有膨脹性礦物，一層厚度大致為3dm炭質泥巖，夾數層1～2mm極薄煤線，呈片狀結構，質軟，硬度低。巖層產狀:走向N55°E，傾向SE，傾角15°，滑動構造較為發育，巖石硬度系數f=4～3， 巖體有滴、淋水。孔口距二1煤層頂板15.8m左右， 距下伏L8石灰巖約31.5m。

3 治理方案

由于鉆孔涌水量較大、鉆孔周圍巷道底鼓嚴重，首先在鉆孔周圍打了4個泄壓孔，掘進了巷道繼續底鼓、變形問題。

根據鉆孔涌水及圍巖情況我礦制定了如下兩套方案：

方案一：直接對漏水鉆孔做工作，采用小鉆頭在套管變形處，慢慢掃進，后面用扶正器扶正，以保證鉆頭不偏離原孔，待鉆頭掃入原孔后，換用較大規格的鉆頭進行擴孔，下入Ф89mm的套管進行固管，待套管試驗合格后，在套管上安裝閥門進行注漿封堵。此方案操作簡單，實行較易，可大大縮短施工時間。

方案二：在漏水鉆孔周圍布設鉆孔，實施帷幕注漿，切斷漏水鉆孔的補給水源，根據以往經驗，此方案把握性較大，但施工時間長，施工成本較高。

綜合以上兩套施工方案，優先采取方案一，如果方案一不能成功，再采取方案二。

4 施工工藝簡述

第一階段：套管的斷裂原因主要是由于巷道底鼓嚴重變形，但是實際上我們對套管的斷裂情況還是不夠清楚。所以，我們通過運用套管扶正器探查觀測孔探查后，可知套管在12CM的地方出現了斷裂，因為巷道底鼓發生了比較厲害的變形，使套管發生斷裂，但套管斷裂情況還比較模糊，首先利用套管扶正器對觀測孔進行探查，發現套管在12m的地方發生了錯動斷裂，之后提鉆進入，最深到達原孔62cm處，并沒有發現水量有明顯增加。

然后開始往鉆孔內注漿，一共注入了20噸的水泥單液漿，壓力為4.5Mpa。在這一期間并沒有出現返漿。

經過大家的分析，決定在原孔的旁邊再施工一個鉆井，但是施工環境有所限制，決定在原孔套管斷裂處進行偏孔施工，鉆孔終孔深80m。孔深64.5m時注入水泥約60噸，底板水略顯減小未見返漿現象。復孔后鉆進至65m時水量不足2m3/h，繼續向下延伸至孔深80m后鉆孔涌水量未見增大。

第二階段：對周圍泄壓鉆孔注漿階段。因為原孔與底板水連通性較差，所以對周圍的泄壓孔注漿，通過泄壓孔注漿截斷L8灰巖水，謂之“堵源”。

第一，首先對緊挨著的4個泄壓孔做好壓水試驗，盡量了解泄4孔與古11孔連通性。

第二，對泄4孔進行注漿作業。

由于第一次進行注漿導致了嚴重的返漿情況，因此這回運用的間歇注漿的方法，間歇注漿凝固需要一天一夜的時間。因為水量大，水壓高，水流的速度快，所以水泥漿的結石率并不是很高，間歇注漿的方法達到了預期的目的，之后一邊注漿，一邊加入到鋸末，海帶等骨料，這樣做是為了能夠讓那些大的縫隙和空間都被填充好，使水流速度變小，這樣更有利于水泥沉淀結石，但是稀釋水泥漿的作用并沒有減弱。最后選擇C—S雙液漿進行壓注，從現場注漿狀況來看，及時調整雙液對比度，保持最合適的調配比例，把握好凝固時間。在多次的反復壓注之后，隨著注漿的反復進行底板水量逐漸變小，從之前的每小時360m3慢慢降至每小時0.3m3，這樣就能夠封堵好鉆孔周圍的裂隙。

第三，注漿加固階段。古11孔周圍共施工4個泄壓孔，由于其余三孔注漿量小，為杜絕它們成為導水通道隱患，在井下用純水泥漿將其封死。

5 注漿設備、注漿材料及配比

注漿采用2T GZ-60/210型雙液調速調壓注漿泵，施工泄壓孔采用ZDY-1900鉆機。

注漿材料采用水泥—水玻璃雙液漿。水泥用425#新鮮普通硅酸鹽水泥，水玻璃模數2.4～3.2，濃度35～45Be。為保障管路不受堵塞，先采用水灰比為2:1的稀漿，逐漸增加濃度使其達到1：1水泥漿，水玻璃體積比為1：0.4～1：0.6。單液水泥漿水灰比為0.75:1～1:1，保證注漿效果。

6 施工總結及評價

施工用時43天，完成鉆探進尺208余米，注入水泥290噸，玻璃水300公斤，鋸末500公斤，海帶80公斤，海綿35公斤，成功的封堵了古11孔及附近底板裂隙漏水現象，水量從原來的360m3/h縮減至0.3m3/h，堵水率達100％，不僅改善了該地點的生產環境條件，還創造了良好的經濟效益，年節約排水費450萬元，達到了施工目的和設計要求。

通過鉆孔處理過程可知：①底鼓后鉆孔套管的扭曲錯動主要是在淺部產生的；②底鼓后含水層通過巖層錯動裂隙進入巷道，我們要想很好的處理鉆孔處，最好采用“堵源”，即封堵含水層及鉆孔周邊的裂隙通道。

在今后的鉆孔施工過程中，要嚴把質量關，保證下套管的長度和固管質量，杜絕此類鉆孔事故的發生。

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