地質構造破碎帶內鉆孔施工及封孔的實踐

摘 要：潘北礦地質條件復雜，地質構造破碎帶、裂隙帶十分發育，在其中施工鉆孔往往由于返水不暢或不返水而落鉆，造成鉆孔報廢、鉆桿鉆頭損失、影響工期等不良后果。如果裂隙帶位于孔口位置還會造成封孔不能嚴、密、實，從而降低瓦斯抽排孔的抽采效果，影響測壓孔的測壓準確性。文章采取了鉆孔施工前向構造破碎帶及孔口裂隙帶注漿、封孔采用二次帶壓注漿等方法，取得了較好的效果。

關鍵詞：破碎帶；鉆孔；封孔

前言

我礦1121（3）工作面上風巷三號鉆場距開孔60～90m位置為一構造破碎帶，在實際施工過程中雖然采取了諸如使用麻花鉆桿、低壓力、低速鉆進等措施，但在施工至該處破碎帶時仍然無法穿越，多次落鉆，所有鉆孔均未達到設計要求，不得不在上風巷巷幫每隔3m補打一個抽排孔，浪費了大量的人力、物力。1121（3）工作面上風巷五號鉆場地質情況、鉆孔設計與三號鉆場相似，為了避免類似情況的發生，我們采取了鉆孔施工前向構造破碎帶及孔口裂隙帶注漿、封孔采用二次帶壓注漿等方法，取得了較好的效果。

1 常規的封孔方法及可能產生的弊端

1.1 常規的封孔方法

（1）石門揭煤抽采措施孔、順層鉆孔、采煤面上風巷幫孔、抽采鉆孔封孔管采用“雙抗”塑料管（直徑2.5寸）。頂板走向孔、穿層孔里段也采用“雙抗”塑料管，但孔口段采用鐵管（測壓、地質鉆孔封孔采用φ4分鐵管）。（2）鉆孔封孔長度一般為12米（測壓鉆孔封孔長度按測壓鉆孔設計執行）。（3）封孔管前端焊上擋板（擋板直徑略小于孔口直徑），前段纏繞棉紗（下向孔纏繞海帶），用細線繩扎好，將封孔管送入鉆孔。封孔管下好后，下入φ4分返漿管和注漿管（上向孔：下入一根長度12米的φ4分返漿管和一根長度2.0米的φ4分注漿管；下向孔：下入一根長度2米的φ4分注漿管和一根長度2米的φ4分返漿管）。孔口使用聚胺樹脂進行封堵，封堵長度1米。兩空間段之間帶壓（采用電動注漿泵）進行注漿。

1.2 常規的封孔方法可能產生的弊端

常規的封孔方法對孔口巖石較好、無明顯裂隙的鉆孔封孔效果還是不錯的，但如果孔口位置裂隙發育，特別是處于煤層頂板砂巖裂隙帶（經常有砂巖裂隙水流出）時，裂隙中的水將水泥漿稀釋，水泥漿長時間不能凝固、水泥沉淀，往往會看到封孔結束后注漿管、回漿管及鉆孔周圍有水流出，這種條件下常規的封孔方法很難做到嚴、密、實，封孔效果不佳，從而降低瓦斯抽排孔的抽采效果，影響測壓孔的測壓準確性。

2 1121（3）上風巷三號鉆場的施工情況

2.1 三號鉆場的地質情況及設計

三號鉆場底距13-1煤層頂板3.0m左右，為泥巖及砂質泥巖層位，共設計八個鉆孔，鉆孔的開孔及終孔位置將穿越距13-1煤層頂板4m～25m的范圍，穿過的地質層位有泥巖、砂質泥巖、13-2煤、砂巖、煤線等。距開孔60～90m范圍為一構造破碎帶。

2.2 三號鉆場的施工情況

三號鉆場首開1號鉆孔，使用光鉆桿、φ108鉆頭，在施工至60m時發現破碎帶，返水很小，施工至62m時完全不返水造成落鉆。再開2號鉆孔，與1號鉆孔相似，至64m同樣落鉆。后改用麻花鉆桿、φ108鉆頭施工3、4、7號鉆孔，在施工至88m、88m、91m時均不能繼續鉆進。5、6、8號孔均未達到60m而未收尺。作為補救措施，不得不在上風巷巷幫每隔3m補打一個抽排孔，給生產帶來較大的影響。

3 1121（3）上風巷五號鉆場的施工情況

3.1 五號鉆場的地質情況

五號鉆場的地質情況及鉆孔設計與三號鉆場相似，物探資料顯示距開孔位置45m至72m為四號異常區（破碎帶），四號鉆場附近為三號異常區，對4至8號孔影響較大，開孔位置裂隙發育。如圖1所示。

3.2 五號鉆場鉆孔施工的實踐

五號鉆場鉆孔施工前先用光鉆桿、φ73鉆頭施工45m至4號異常區（返水明顯減小為標準），然后向鉆孔內下入一根長度45米的φ4分返漿管和一根長度2.0米的φ4分注漿管，孔口用聚胺脂封實（不宜過長，以有利于注漿時對孔口裂隙帶的封閉），再用注漿機向孔內注水泥漿（水泥：水的重量比=1：1），壓力為2MPa，直至返漿管回漿后關閉返漿管的閥門，再關閉注漿管的閥門，24小時后水泥漿凝固來勁后按設計進行了鉆孔施工。實踐表明經過注漿，所有鉆孔均順利穿越4號異常區（破碎帶）。注漿封閉破碎帶如圖2所示。

圖2

表1 五號鉆場設計與實際孔深的對比

3.3 五號鉆場鉆孔封孔的實踐

五號鉆場開孔位置裂隙發育，為了確保封孔質量達到嚴、密、實，我們嘗試了二次帶壓注漿的方法，先用漏斗式注漿機向注漿管內注水泥：水的重量比=1：2的水泥漿，壓力為1MPa，直至返漿管回漿后關閉返漿管的閥門，再關閉注漿管的閥門，保持5～6小時后，打開返漿管放掉部分孔內的沉淀水后關閉返漿管，打開注漿管的閥門，再向注漿管內注水泥：水的重量比=1：1水泥漿，水泥漿中加膨脹劑（膨脹劑：水泥的重量比=1：10左右）壓力為2MPa，帶壓保持30分鐘（以不下漿為標準）后將注漿管堵實。第一次注的水泥漿相對較稀，目的是讓其滲透力更強，第二次注的水泥漿相對較稠、壓力較大，目的是讓其凝固速度更快，封堵更嚴、更密、更實。

3.4 五號鉆場鉆孔的抽排效果

1121（3）綜采面5#鉆場從2009年8月12日開始抽放，到2009年9月25日鉆場結束，共計抽采43天，平均鉆場抽采純量在4.4m3/min，（最高達4.7m3/min，最低4.1m3/min）每天抽采量達6336m3，其中2、3、5、6、7單孔濃度都在50%以上，最高達到90%，單孔最大抽采純量1.0m3/min，緩解了通風壓力。

4 結束語

封閉破碎帶的注漿孔最好為下向孔，注漿時能利用水泥漿的自身壓力。封閉破碎帶的注漿孔可根據周圍的巷道情況選擇方便施工的較近地點。如果開孔位置裂隙十分發育，同時有水流出，可先噴漿封閉鉆孔所在區域，再用風錘打眼，下錨注管注水泥漿及水玻璃的雙液漿堵漏后再進行封孔。下向孔第一次注漿不要帶壓，防止將封孔的海帶擊穿，第二次可帶壓注漿。

作者簡介：李寶（1982，2-），男，安徽淮南，助理工程師，本科，礦井通風安全，一直從事“一通三防”工作。