■竇明旺 江多如

(安徽省煤田地質局第一勘探隊 安徽淮南 232052)

淺析謝一礦工廣太原組灰?guī)r水文長觀孔工程施工方案及技術總結

■竇明旺 江多如

(安徽省煤田地質局第一勘探隊 安徽淮南 232052)

謝一礦工廣太原組灰?guī)r水文長觀孔工程是在老礦區(qū)施工的3個水文鉆孔，由于受多年前我國礦山技術水平限制，地層原生態(tài)被根本破壞擾動嚴重，謝一礦工廣地質資料不詳實，地面建造物復雜，施工的三個鉆孔受到地層、技術等諸多限制。三個鉆孔很有代表性各有特點，基本上覆蓋了在老礦區(qū)施工中難點，施工措施針對強，具有很好的可操作性。

堵漏采空區(qū)抽水試驗控制回流法

1 工程概述

1.1 工程勘察目的和任務

礦山含水層有煤系砂巖裂隙含水層及灰?guī)r巖溶裂隙含水層，各含水層尤其是灰?guī)r巖溶裂隙含水層對礦井開采有一定的安全隱患。

謝一礦是一個開采多年的老礦，以前已施工的水文長觀孔大部分均在謝一礦井下各煤層開采范圍內(nèi)，目前謝一礦淺部處于收縮性開采階段，在回采淺部各煤層前，對淺部的水文長觀孔大部分均進行了注漿封堵。為完善礦井對含水層水位觀測網(wǎng)，及時了解各個含水層的水位變化，給礦井的防治水工作提供可靠的信息支持，有必要在謝一礦工廣范圍內(nèi)補充完善各含水層的水位觀測孔。以便建立地完善礦井工廣水位動態(tài)觀測網(wǎng)，能在地面快速的掌握井下灰?guī)r水水位變化情況，由此而確定本次工程的設計方案。

采用常規(guī)鉆探手段，做簡易水文地質觀測和編錄、物理測井，結合抽水試驗、水文地質與工程地質測試等。

1.2 本工程施工方案的設計原則

①盡量保持鉆孔的工程量在150m左右。即在工廣場地內(nèi)，施工的鉆孔盡量保持在A組煤露頭以東，B4煤層露頭以西位置。

②鉆孔盡可能布置在地面易保護的、不受開采破壞的地點。

③孔位盡量避開井下采空區(qū)和老巷道，以減少擾動地層對勘查的影響。

2 鉆孔穿越擾動漏失地層、采空區(qū)施工措施

（1）在施工謝一礦中央風井井口Ⅲ-ⅣC3-Ⅰ孔，剛穿過新老界面，地層在60年代因3#煤采掘受到擾動，巖石遭到外力破碎出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，泥漿消耗大，孔口返水時小時無，而且越來越嚴重，鉆機在泥漿中加入801堵漏劑、鋸沫，但隨鉆孔深度越來接近老巷道 ，漏失變得異常嚴重常規(guī)堵漏已無法取芯鉆進，現(xiàn)場從外面拉來較有粘性的黃土摔成泥球投入孔內(nèi)，分幾次將孔內(nèi)大的裂隙先堵住，再把泥漿池調制好一池稠粘土水泥漿摻入少許細鋸沫、水玻璃，已一池泥漿漏完為一回次進尺，用卡簧取芯快速穿越。經(jīng)多次往返回次進尺，堵漏效果有明顯效果，孔口時不時出現(xiàn)少許返漿，允許鉆進時間逐步延長，爭對這一積極變化，項目部工程技術人員判斷鉆孔地層漏失可能只是受老巷道沉降擾動或鉆孔進入的老巷道沉陷因年代久遠已基本塌實，只要加大黏土水泥漿比重，將泥漿流動性降低，增強其塑性指數(shù)，強行穿過這段地層就能完成施工任務，鉆孔隨著深度的延伸，孔壁不斷加固，四周帷幕逐步形成，孔深超過老巷道離它越來越遠，鉆進、取芯恢復正常，鉆孔完成取芯鉆進。終孔時由于灰?guī)r漏水為防止?jié){液散失，保證固管效果，在套管下入C31灰下0.5m,把套管下部的裸孔用干水泥摻鋸沫混合體送入孔內(nèi)，用鉆桿帶著螺絲頭搗實至套管底口，加入清水待凝一夜，第二天一早先用3m3混漿注入管內(nèi)，孔口返出混漿，鉆孔正常緊接著注入2m3水泥漿(0.6:1)，替漿孔口完全返水泥漿，留15m水泥柱待凝72小時。頂壓檢查固管質量：合格。透完孔用高壓射流洗井，于2014年8月6日17:00開始試抽，至8月7日6:00試抽結束，泵下置深度109.30m，連續(xù)試抽13小時，水量0.95L/S，動水位95.83m，降深0.43m，單位涌水量2.232L/(m·s)。試抽前穩(wěn)定水位埋深95.40m。因水位降深較小，經(jīng)勘探處、謝一礦、集團公司生產(chǎn)部研究同意后決定采用潛水泵盡設備最大能力進行一次最大降程的簡易抽水試驗。見附成果表，并采集水質全分析樣1個。

（2）謝一新浴池以南Ⅳ-Ⅴ-ⅤC3-Ⅰ孔施工時，在取芯至72m時，出現(xiàn)掉鉆4～5米，強行穿過到90多米又出現(xiàn)掉鉆2米現(xiàn)象，二處掉鉆致使鉆孔孔壁被抽空，上部新地層嚴重垮塌，鉆具已無法下入堵漏施工，項目部結合原礦上老資料，判斷鉆孔進入礦采空區(qū)，根據(jù)施工情況及時溝通礦方和地勘處，變更設計。針對上部垮塌，鉆機對表土層先行擴孔，擴孔時巖粉將鉆孔下部堵死，泥漿漏不下去重新形成孔壁，下入￠190mm套管20米把上部表土層隔離，然后繼續(xù)施工，針對采空區(qū)地勘處讓鉆機用粘土水泥漿大量注漿充填，可惜并沒有起到作用。面對這一情況鉆機只有強行取芯穿過。由于鉆孔進入采空區(qū)全孔漏失，固管只能采用“穿衣戴帽”的方法，下套管時接頭用電焊滿焊并在采空區(qū)上部用膨脹膠囊纏住，待套管下入后膠囊完全膨脹，再對采空區(qū)下部套管算好水泥漿量按常規(guī)固管方法進行。采空區(qū)上部的套管從管口環(huán)狀間隙分多次將水泥漿灌入。直至水泥漿灌滿孔口位置待凝72小時，套管透孔至底口2米處，頂壓檢查固管質量：合格。透完孔洗井做抽水試驗見成果表，本孔太原群C3I組灰?guī)r段應屬強富水性含水層，采集水質全分析樣1個。

（3）謝一供應站木料場Ⅲ-Ⅲ-ⅣC3-Ⅰ孔由于1#煤被侵蝕掉，C31上提。鉆孔屬于露頭孔。鉆孔提前約40米終孔。由于鉆孔在C33全漏，C31泥漿大消耗，用Ⅲ-ⅣC3-Ⅰ孔固管方法，順利固井。再做抽水試驗由于本孔為上坡露頭孔。地下水向下坡流失，供水量小，下入小潛水泵(4m3/h)都無法連續(xù)抽水。經(jīng)水文地質專家指導采用在其他礦區(qū)貧地下水區(qū)實施過的，根據(jù)供抽平衡原理的“回流法”進行抽水試驗。但由于鉆孔離采空區(qū)太近，裂隙太大，供水都半路流失了，無法達到潛水泵位置，供抽平衡不能實現(xiàn)。項目部工程技術人員受“回流法”啟發(fā)，經(jīng)反復試驗、調試。在“回流法”的基礎上創(chuàng)造性的提出“控制回流法”抽水試驗法。即在潛水泵井口裝置安裝一套自制的泵量控制閥門，技術人員可根據(jù)鉆孔地下水富含情況，調制泵的流量(使?jié)撍昧烤哂凶冾l功能)。最后成功完成抽水試驗，抽水試驗完成工程及成果獲得水文地質工程專家、地勘技術工作者一致認可。

3 結束語

三個鉆孔在施工中遇到不同的難題，在工期、成本及施工難度的重壓下成功將施工中遇到的難題一一解決，這在我國老礦山水文鉆孔施工具有典型意義，為以后老區(qū)水文鉆孔的設計、施工積累了寶貴的實踐操作經(jīng)驗。

P62[文獻碼]B

1000-405X（2015）-11-392-1