吾切曲果煤炭預(yù)查中鉆孔第四系涌水及其治理

陳建洲(青海省第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院 810029)

程賀(河南省煤田地質(zhì)局一隊(duì) 451150)

青海省木里煤田吾切曲果煤炭預(yù)查是依據(jù)青海省國(guó)土資源廳《關(guān)于報(bào)送2011年青海省地質(zhì)勘查基金項(xiàng)目立項(xiàng)建議書的通知》青國(guó)土資礦[2010]332號(hào)文，青海省第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院及時(shí)組織人員進(jìn)行資料收集及綜合研究，在此基礎(chǔ)上編制“青海省木里煤田吾切曲果煤炭預(yù)查立項(xiàng)申請(qǐng)書”于2011年2月青海省第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院組織技術(shù)人員編制了《青海省木里煤田吾切曲果煤炭預(yù)查設(shè)計(jì)書》。受青海省第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院委托，我隊(duì)承擔(dān)“青海省木里煤田吾切曲果煤炭預(yù)查”項(xiàng)目鉆探工作。

我隊(duì)于2012-2013兩年在吾切曲果礦區(qū)進(jìn)行煤炭預(yù)查施工。兩年內(nèi)完成近兩萬(wàn)米任務(wù)。其中涌水嚴(yán)重，對(duì)施工造成嚴(yán)重困難的分別有2012年的zk2404、zk1603以及2013年的zk2002、zk2402四個(gè)鉆孔，占總工作量的20%。

涌水情況主要表現(xiàn)為涌水層位淺、(涌水層多在第四系，自60m到130m不等；)水量大。經(jīng)過(guò)兩年的施工，我們針對(duì)鉆孔涌水問(wèn)題提出了加重泥漿成孔法、多重套管分水成孔法和高強(qiáng)水泥封閉成孔法三種解決方案。

一、加重泥漿成孔法

用加重泥槳壓涌的方法,收到了很好的效果,做法如下:

記錄涌水孔深L,側(cè)量涌水量Q,水頭高度h。計(jì)算所需加重泥槳的密度(P重 ,),重晶石加量(W)

式中:p—水的密度;p原—原槳密度;p石—重晶石密度;;-

.V原—原漿體積;K— 系數(shù)。在開始?jí)河繒r(shí)亢取1.30一1.5 0,若孔深超50 0m,K值應(yīng)大一些。壓涌成功后,降低泥漿密度,使K為1.10左右則可正常鉆進(jìn)。

以zk2404孔為例；采用粘土粉、CMC、純堿、重晶石粉、腐植酸鉀和水配制泥漿,其體積比例為:重晶石粉：黃土：水：CMC：純堿：腐植酸鉀=(100~200)：500：1000：5：3：6泥漿性能:比重為1.40~1.65g/cm3;粘度為35~45s;失水量為5~10mL/30m in;含砂量<7.5

注意事項(xiàng)：

1.保證機(jī)械的正常運(yùn)行,避免涌水層鉆進(jìn)故障停機(jī)

機(jī)械正常運(yùn)行,同樣是能否解決涌水的一項(xiàng)技術(shù)措施,在含水層鉆進(jìn),如果停機(jī)超過(guò)3h,地下水就會(huì)涌出孔口,主要原因是沖洗液受地下侵蝕造成固相沉淀,密度降低,柱壓減小。因此要求鉆進(jìn)過(guò)程中消除故障停機(jī),方能保證沖洗液正常循環(huán),有足夠柱壓力。

2.減少輔助時(shí)間

涌水層鉆進(jìn)必須配備1~2套備用鉆具,回次終了,鉆具提出后,立即下入備用鉆具實(shí)施鉆進(jìn),防止時(shí)間過(guò)長(zhǎng),沖洗液被稀釋、沉淀,造成涌水。地面退取心工作須在回次鉆進(jìn)時(shí)間內(nèi)完成,盡可能縮短鉆具退心工作的輔助時(shí)間。

3.泥漿的添加及調(diào)整

在非涌水層鉆進(jìn),可按正常方法添加,更換沖洗液,在進(jìn)入隔水層之前,沖洗液密度必須達(dá)到1.45~1.50g/cm3,鉆進(jìn)涌水層段沖洗液密度必須達(dá)到1.60g/cm3,在此期間禁止更換沖洗液或清除巖屑工作,防止沖洗液密度減少造成涌水。

4.沖洗液存儲(chǔ)

在涌水地層鉆進(jìn),泥漿的存儲(chǔ)量必須加大,一般儲(chǔ)備6m3以上,一池儲(chǔ)備,另一池為正常鉆進(jìn)使用,儲(chǔ)備量為3m3左右,密度為1.60g/cm3,備作急用。

加重泥漿成孔法對(duì)泥漿要求較高，若鉆孔為超千米深孔，長(zhǎng)期使用加重泥漿很難控制成本，所以只建議淺孔鉆進(jìn)時(shí)采取。

二、多重套管分水成孔法

多重套管：為方便施工，開孔口徑應(yīng)盡量大，例如zk1603孔；開孔采用直徑為215mm鉆頭開孔，然后逐步縮小口徑，根據(jù)鉆孔深度最后一徑不宜低于127mm，防止后期施工由于長(zhǎng)期鉆具擊打造成套管折斷；直至通過(guò)第四系。

分水：為防止上涌水流入泥漿循環(huán)系統(tǒng)對(duì)泥漿造成破壞，在套管口設(shè)置導(dǎo)流裝置將水排出井場(chǎng)。

具體實(shí)施方法以zk1603鉆孔為例：

開孔采用215mm直徑鉆頭開孔，下入直徑為194mm套管作為表層套管；繼續(xù)鉆進(jìn)采用170mm直徑鉆頭鉆進(jìn)至涌水出現(xiàn)位置，下入直徑為168mm套管；繼續(xù)鉆進(jìn)采用152mm鉆頭鉆進(jìn)至涌水層底部，下入直徑為146mm套管；然后在涌水層底部進(jìn)用地勘水泥行封閉，隔離上部涌水，迫使孔內(nèi)涌水從146mm套管與168mm套管之間流出地表，使用168mm套管接頭加工成壓蓋形的分水接頭連接在168mm套管上部，水便從出水管流到井場(chǎng)外部；最后采用常規(guī)方式繼續(xù)鉆進(jìn)。

多重套管分水成孔法只適用于第四系等淺層涌水，若為深部涌水因成本大幅度增加而不宜采用，同時(shí)多層套管分水成孔使鉆孔結(jié)構(gòu)較復(fù)雜化,同時(shí)出現(xiàn)套管起拔困難,礦層段礦芯采取率無(wú)法保證。

三、高強(qiáng)水泥封閉成孔法

高強(qiáng)水泥封閉成孔法以zk2002孔為例；具體實(shí)施方法為鉆進(jìn)至涌水層段采用水泥封孔，待水泥凝固后透孔至涌水層底部，即用水泥將涌水層井壁進(jìn)行封堵。由于施工地點(diǎn)地理位置特殊，常規(guī)水泥及普通地勘水泥難以凝固，最后使用高標(biāo)號(hào)625高鋁水泥成功封孔，使鉆孔順利完成。

這種方法不僅適用于上部涌水，深部涌水也可以應(yīng)用，且方法簡(jiǎn)便易行；其唯一缺點(diǎn)是成本較高。

施工如此復(fù)雜的鉆孔對(duì)我們來(lái)說(shuō)還是第一次，最終通過(guò)以上方法順利完成，提高了工作效率，降低了施工成本，為以后施工涌水鉆孔找出了一套切實(shí)可行的鉆進(jìn)方法。

[1]張成亞，《煤田涌水孔施工實(shí)踐》，【J】，探礦工程，1992(5).

[2]劉曉陽(yáng)，《烏庫(kù)爾其地區(qū)鉆孔涌水事故綜合治理技術(shù)》，【J】，西部探礦工程，2005(3).

[3]李軍勤，《涌水地層鉆進(jìn)工藝》，【J】，西部探礦工程，2002(3).