地面區域治理設計與施工常見問題與對策

張會松

【摘 要】近年來，隨煤礦開采深度的增加，面臨的水害問題日益嚴峻，嚴重威脅了井下生產人員的人身安全。以峰峰集團辛安礦為例，辛安礦地質條件復雜，斷層發育，煤系基底奧陶系灰巖富水性強，水文地質條件復雜。多年開采存在安全隱患，嚴重威脅礦井安全生產。

【Abstract】In recent years， with the increase of mining depth， the problem of water hazard is becoming more and more serious， which seriously threatens the personal safety of underground production personnel. Taking Fengfeng Group Xin'an Mine as an example， the geological conditions of Xin'an Mine are complex. Because of the development of faults， the Ordovician limestone of coal measure basement is rich in water， and the hydrogeological conditions are complicated. There are many years' hidden dangers in mining， which seriously threaten the safety of mine production.

【關鍵詞】礦井防治水；地面區域治理；大青灰巖含水層

【Keywords】mine water control； surface regional control； Daqing limestone aquifer

【中圖分類號】TD263 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2018）02-0151-02

1 引言

辛安礦216采區水害區域治理工程（以8#煤頂板灰巖含水層為目的層，又稱大青灰巖含水層）在兩年多的施工過程中，對施工中常見問題與對策進行了分析，總結出一套實用的地面區域治理經驗，指導煤礦安全生產。

考慮到辛安礦大采深、高承壓、奧灰含水層強富水的水害特點以及井下治理的安全風險，原有的礦井防治水技術已無法全面指導辛安礦的防治水工作。為此，辛安礦亟待拓展思路、依托科技創新，探索出一套新的防治水技術，以滿足礦井防治水工作的需要。在此形勢下，辛安礦大力開展地面區域治理技術，減少井下煩瑣工序，大大節省了人力、物力，有效降低了突水威脅。

2 水平段設計入靶點與實際入靶點之間有誤差

由于施工的216采區實掘巷道較少，大部分鉆孔的入靶點坐標都是由其他周邊掘進巷道或已采工作面推測。將可能受到以下幾方面不定因素的影響：①是否會有斷層，②地層傾角變化，③地層厚度或間距變化等。

根據目前的施工經驗，有效的判定辦法是：鉆進穿過大煤后，提前對大煤與大青灰巖之間的明顯“標志層”（3#煤、4#煤、5#煤、6#煤、7#煤及各自對應的灰巖）進行及時準確判斷，即在造斜段鉆進的過程中，及時根據鉆探進尺、巖粉情況以及參考隨鉆伽馬值，判斷出其各標志層的深度。只要準確判斷出“7#煤”的位置（8#煤及其頂板灰巖與7#煤間距約20m），然后及時調整鉆孔的軌跡（井斜角、方位），對于鉆孔水平段順利進入目的層來說就相對比較容易。

3 造斜段穿過2#煤或煤系地層時鉆井液漏失

工程施工過程中有兩個鉆孔出現鉆孔過2#煤或煤系地層的時候鉆井液漏失現象，而且有一次漏失特別嚴重，不返漿，可能與井下瓦斯等抽放孔有關系。目前有效的方法是，快鉆進至2#煤時，加強監控，如發現漏失應及時進行處理；若漏失量特別大，可進行高比重的水泥漿液灌孔堵漏處理。

4 水平段鉆進過程中判層問題

根據施工經驗，認為水平段鉆進過程中，判層應以實鉆巖粉為主，隨鉆伽馬值只能作為一個輔助參考（包括在造斜段中判層），即使是同樣的大青灰巖，伽馬值的變化范圍也較大（基本介于煤層與泥巖之間），畢竟LWD隨鉆測斜儀（帶伽馬探管）在石油勘探中應用主要目的是通過伽馬值的高低，判斷地層變化，判斷鉆孔軌跡是否在油層中行進，判斷鉆孔在砂巖還是泥巖中鉆進等。

另外在鉆進過程中，盡量使其鉆孔靠近大青灰巖上部鉆進，進入煤層相對是比較危險的。如果遇到巖粉有突然變化時，可對其與大青灰巖上部的巖層進行比對（對照造斜段的巖粉取樣），判斷是否遇到了斷層或是簡單的穿出大青灰巖，及時調整鉆孔的井斜角，盡快使其鉆孔在大青灰巖層中行進。

5 注漿過程中的漿液比重、流量、泵壓等參數調整問題

在前幾個鉆孔注漿（含注漿堵漏）的過程中，大部分時間漿液比重都控制在1.15～1.21之間。常見單液水泥漿的基本性能見下表1，明顯可以看出隨著單液水泥漿比重的下降結石率和抗壓強度都明顯降低。

純單液水泥漿存在初凝、終凝時間長，凝固時間不能準確控制、易受地下水沖失、漿液凝固后早期強度低、強度增長率慢、易沉淀析水、可注性差等缺點。

如比重為1.18的單液水泥漿，均勻攪拌后在如下沉淀時間下的狀態（圖1）。可看出，沉淀析水很快，最終析水率達68%。

施工過程中可以考慮添加一些有助于注漿效果的添加劑，或使用其他類型的漿液，如黏土水泥漿等。黏土水泥漿的析水率見下表2。

由上表2可以看出，相對于純水泥漿，黏土水泥漿析水率明顯偏低，有利于防止鉆孔注漿過程中，漿液過早沉淀，堵塞鉆孔，降低鉆孔可注性。

6 結語

辛安礦自從施行地面區域治理工程以來，效果顯著，工作面實現了安全無水害快速掘進，保證了工作面的及時銜接，為安全生產打下了堅實的基礎。endprint