地面區域治理效果驗證技術研究與實踐

張會松

（冀中能源峰峰集團辛安礦，河北邯鄲056200）

1 引言

隨著辛安礦216采區地面區域治理工程的施工，面臨著開展區域治理驗證工作的實際問題。在實際生產過程中，辛安礦通過對已進行地面區域治理地區的水文地質條件進行綜合分析，采用井下鉆探及物探手段，開展了地面區域治理效果驗證工作，并取得一定的成效。現將辛安礦區域治理效果驗證技術研究與實踐過程中的一些體會與經驗進行總結，提出適用于薄層區域治理工程的區域治理效果驗證技術理論以饗廣大同仁。

2 區域治理效果驗證設計

2.1 設計目的

利用井下鉆探，對經地面區域治理后的塊段內，下伏山伏青、大青灰巖含水層的富水性、隔水層的完整性進行探查，進而對地面區域治理效果進行驗證和評價。

2.2 布孔原則

為保證區域治理驗證孔布置的合理性、科學性，布置鉆孔時遵循以下原則：

①依托掘進工作面巷道，每200～300m布置一個鉆場，每個鉆場布置2～3個鉆孔,鉆孔在鉆場周圍100m范圍內分散布置，最終保證地面區域治理相鄰鉆孔形成的條帶內均有驗證鉆孔。

②地面區域治理鉆孔集中出層段、已發現的漏失點、斷層破碎帶、區域治理邊界外圍以及物探異常區加密布孔，一般周邊60m范圍內需布置一組2個鉆孔。

③區域治理驗證孔設計終孔層位為大青煤底板下5m。

2.3 鉆孔結構

鉆孔一開孔徑≥Φ133mm，鉆進26m后，下Φ108mm（管外徑）×8mm（管壁厚）×25m（長度）套管，二開孔徑為≥Φ75mm，裸孔至終孔。若鉆孔開孔穿煤或孔口段在巷道下方穿過時，應根據實際情況適當增加套管長度，具體值在鉆孔單孔設計中規定。

3 技術要求

①孔口套管使用水泥漿固管。水泥漿凝固72小時后掃孔，進行注水耐壓試驗，耐壓試驗壓力達到設計壓力及以上，穩定30min以上，且鉆孔及鉆場四周不漏水為“合格”,否則對套管重新注漿，直至試壓“合格”。

②套管耐壓試驗合格后，孔口必須安設耐壓大于設計壓力的高壓水門。

③區域治理驗證鉆孔在山伏青層位每米取一次巖粉，在小青煤下5～10m至終孔段進行取芯鉆進，巖芯采取率不小于70%。

④鉆孔施工過程中，要詳細觀察、收集地層變化情況，見標志層（煤或石灰巖）時要及時丈量標志層位置并及時填好鉆探記錄。

⑤鉆孔施工過程中出（漏）水時，須及時匯報，停止鉆進，要詳細記錄出（漏）水孔深，觀測并收集鉆孔穩定水量、水溫、水壓或漏失情況等資料。

⑥鉆孔施工結束后，相關單位按有關規定進行驗收。驗收合格后，施工單位須及時上交鉆探原始記錄，并根據生產安排及設計要求進行封孔。

4 施工技術要求

4.1 設備要求

驗證孔設計單孔孔深一般>135m，為了完成本次鉆探任務，選擇坑道鉆機ZLJ-2350、ZLJ-2300B（A）等鉆機額定鉆探能力≥300m鉆探設備，并配備BW-320型泥漿泵。

4.2 鉆場要求

鉆場規格:6m（長）×4m（深）;鉆場底板要臥到實底（露出大煤底板），取平，摸頂，保證底板平整，浮煤、渣清理干凈，以及鉆場頂、幫支護牢靠;鉆場外口處挖沉淀池和循環池，規格為：1m（長）×1m（寬）×0.6m（深），之間間隔0.5m，并留設水溝，規格為0.3m（寬）×0.3m（深）;鉆場外口留設25mm球型閥自壓水管接頭，并留設電源截路，保證能正常供水供電；鉆場范圍20m內要安裝有直通調度室的電話。

4.3 排水系統

鉆探施工期間預計最大涌水量為1.0m3/min，鉆場附近應設有集中排水點，并安設排水及備用排水能力≥1.0m3/min的排水系統，將涌水經排水管路直排至水倉。

5 取得的成效

5.1 現場鉆探方面

通過施工區域治理驗證孔，在現場施工鉆探方面取得以下實踐成果：

①工期。驗證孔較普通探查鉆孔增加了注漿隔離、測斜、取芯等工藝流程，單孔施工工期一般可達12天/孔。

②成效。通過組織施工對比，若同一鉆場布置2～3個鉆孔，進行交替作業可提高鉆探成效，與單孔逐個施工對比，可縮減工期2～3天。

5.2 技術成果

①取芯成果。所有施工的區域治理驗證鉆孔均按要求取芯，通過實踐，鉆孔在大青灰巖段取芯率可達70%～90%，砂巖段取芯率較差一般為60%～70%，最低不足50%。單孔取完整巖芯長度最大可達70cm，最小為5cm，一般為10～30cm。

②測斜成果。按照設計要求，目前施工的區域治理效果驗證孔僅檢3孔因現場條件影響，未能測斜外，其余16個鉆孔均進行了測斜工作，測斜率94%。鉆孔測斜成果見下表1。

表1 地面區域治理驗證孔測斜成果一覽表

由上表1可知，所施工的鉆孔較設計軌跡，平面位置和垂直面偏差一般小于10m，僅個別鉆孔達到20m。在滿足布孔原則的基礎上，達到了區域治理效果驗證的目的；鉆孔偏斜規律為:方位角在90°～270°之間時，鉆孔方位均按順時針方向偏移，方位角在270°～360°之間時，方位按逆時針偏移，且鉆孔越接近立孔，方位偏差越大。

③水文地質探查情況。截止目前共施工驗證孔17個，所有鉆孔均揭露野青、山伏青灰巖含水層，16個鉆孔揭露大青灰巖含水層。

鉆孔揭露野青灰巖含水層時基本無水，也無漏失情況，野青灰巖含水層富水性極差；鉆孔揭露山伏青灰巖含水層時，鉆孔單孔最大涌水量為8m3/h，一般為0.1～2m3/h，水位為-286m～-536m，水溫22～23℃，水無色，伏青灰巖含水層弱富水；揭露大青灰巖含水層時，鉆孔單孔最大涌水量為6m3/h，一般為 0.1～2m3/h，水位-493～-105m，水溫 21.9～23.5℃，水為褐紅色，為地面鉆孔循環液水，大青灰巖含水層富水性弱。

6 結語

通過施工驗證孔以及前期物探工作，對地面區域治理效果進行了驗證，表明地面區域治理工程效果良好，達到了區域治理目的，查明了該區水文地質條件，為該區安全無水害生產提供了條件。