孟慶華

摘要:通過對平煤股份八礦二水平己組西大巷注漿堵水技術(shù)方案的探討,提出了在施工礦井防治水工程中應注意的問題。

關(guān)鍵詞:涌水注漿防治水

中圖分類號:TD8 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)04(c)-0118-01

1工程概況

平煤股份八礦二水平己組西大巷3個疏放降壓孔在使用過程中,出現(xiàn)孔口周圍巖石裂隙涌水現(xiàn)象。為了保證井下安全生產(chǎn),讓寒武系灰?guī)r疏放水能夠通過孔內(nèi)安裝套管流出,沿鋪設保溫管道排到井下水倉,達到寒武系灰?guī)r疏放水可防、可控的目的。同時避免高溫寒武系灰?guī)r疏放水在明排水溝內(nèi)散熱,降低巷道溫度,改善井下工作面施工環(huán)境。擬對該處3個疏放降壓孔進行注漿堵水治理。該孔設計深度為130m,開孔下入一級Ф108mm套管15m,套管下至L3灰?guī)r后,固管施工至設計層位鋁土,下入二級Ф89mm止水管50m,固管試壓后揭露寒武系灰?guī)r80m,終孔直徑Ф63.5mm(詳見《疏水降壓孔鉆孔結(jié)構(gòu)圖》)。根據(jù)已有資料實際情況為:孔深140m,開孔層位L2灰?guī)r底板砂泥巖,開孔下入一級Ф108mm套管15m,套管下至L3灰?guī)r后,固管施工至設計層位鋁土,疏放水屬于寒武系灰?guī)r巖溶裂隙水,實測水溫約52℃,水壓2.8MPa,孔口安裝Ф110mm閥門,鉆孔結(jié)構(gòu)為二級。

2涌水原因分析

根據(jù)查閱現(xiàn)有資料及現(xiàn)場情況分析,疏水降壓孔孔口涌水原因有兩種。

(1)由于采動應力作用,疏放孔孔口砂泥巖地層受擠壓破壞產(chǎn)生導水裂隙。

(2)井口套管環(huán)狀固管水泥被破壞,導致高壓寒武系灰?guī)r水在排水管道不能及時排放的情況下沿孔口周邊巖石裂隙涌出。

3施工方案的確定

(1)油皮管止水,二級套管外注漿。施工順序為:拆除部分排水管道、拆除孔口水泥平臺→卸掉孔口閥門→提拔原孔內(nèi)Ф110mm孔口套管(若無法提拔則直接在Ф110mm孔口套管內(nèi)施工)→Ф94mm鉆頭擴孔至孔深50米鋁土泥巖層位→用Ф89mm套管下部接Ф73mm油皮管(套管外纏止水油泥=桐油+石灰+刀麻)下至孔深50m,鉆孔變徑處(Ф94mm～Ф75mm)→到套管外側(cè)完全止水(套管上口不封閉)→由孔口向Ф89mm套管外側(cè)注入水泥漿充填裂隙并固定套管→Ф75mm鉆頭透孔至終孔→安裝井口閥門、排水管道。

(2)木塞或膠塞止水,二級套管內(nèi)注漿法。如第一方案失敗,即Ф89mm套管下部接Ф73mm油皮管不能在孔深50m處(Ф94mm～Ф75mm)固定止水,則繼續(xù)實施第二方案。

施工順序為:提拔全部Ф89mm套管下部接Ф73mm油皮管→用Ф89mm套管將錐型松木木塞或膠塞送至孔深55m鉆孔變徑處(Ф94mm～Ф75mm)→固定止水木塞到完全止水→由孔口通過Ф89mm套管泵入法注水泥漿充填裂隙并固定套管→Ф75mm鉆頭透孔至終孔→安裝井口閥門、排水管道

(3)不止水,對口注漿法。如第二方案失敗,即止水木塞或膠塞仍不能在孔深50m鉆孔變徑處(Ф94mm～Ф75mm)固定止水或者止水效果不理想,則繼續(xù)實施第三方案。

施工順序為:由孔口通過Ф89mm套管注入雙液漿(水泥漿+水玻璃)通過控制注漿壓力稍大于孔內(nèi)水壓,使水泥漿充填裂隙并固定套管→Ф75mm鉆頭透孔至終孔→安裝井口閥門、排水管道。

(4)疏排水,對口反循環(huán)注漿法。如第三方案失敗,即止水木塞或膠塞仍不能在孔深50m鉆孔變徑處(Ф94mm～Ф75mm)固定止水或者止水效果不理想,則繼續(xù)實施第四方案。

施工順序為:從鉆孔側(cè)翼埋暗管引流,降低孔內(nèi)壓力及涌水量→提升孔內(nèi)Ф89mm套管距孔底孔深50m鉆孔變徑處(Ф94mm～Ф75mm)由孔口通過Ф89mm套管注入雙液漿(水泥漿+水玻璃)通過控制注漿壓力稍大于孔內(nèi)水壓,使水泥漿反循環(huán)Ф89mm套管外側(cè)固定套管→Ф75mm鉆頭透孔至終孔→安裝井口閥門、排水管道。

(5)特定孔段止水,止?jié){塞注漿法。若以上四套方案均告失敗,則采用方案五。

施工順序為:處理完孔內(nèi)套管,保持孔內(nèi)干凈暢通→選定特殊孔段(該孔段具備層厚較大、巖石完好、較堅硬、不含水等特點,本工程L6－7灰?guī)r具備這些特征)下止?jié){塞→由孔口通過鉆桿注入雙液漿(水泥漿+水玻璃)完全封閉鉆孔50m以上孔段→疏放降壓孔報廢→在原鉆場位置或者在報廢孔位置西側(cè)100m處重新布置鉆場施工3個孔深130m的疏放降壓孔。

4注漿工藝

(1)注漿系統(tǒng)。

(2)注漿方式。

(3)注漿材料。

(4)注漿參數(shù)。

①漿液的比重:一般講,若注單液水泥漿,則水灰比一般控制在0.8∶1～0.6∶1之間,特殊條件下可采用添加鋸末等骨料進行注漿。

②泵量與泵壓:泵量是根據(jù)含水層巖溶裂隙的發(fā)育程度及泵壓確定的,正常情況下,裂隙發(fā)育、泵壓在3MPa以內(nèi)時,采用全泵量(250L/min)大流量灌注;裂隙發(fā)育較差、泵壓在3MPa以上時,采用中泵量(80～150L/min);達到終孔時用小泵量(40～80L/min),或漿液滲出鉆場內(nèi)地面為準。

③待注漿壓力穩(wěn)定后(穩(wěn)定時間不少于15min),進行清水替漿,替漿后24h后泄壓。

(5)注漿技術(shù)措施。

①注漿期間各工種作業(yè)人員要堅守崗位,各負其責,保證注漿各個環(huán)節(jié)正常運轉(zhuǎn)。對含水層水位和涌水量要加派專人加密觀測,觀測結(jié)果要及時匯報。

②每孔注漿前都要觀測其水量和水壓,以便調(diào)整注漿參數(shù),提高注漿效果。

③注漿過程中,記錄員要嚴格漿液配比標準,并根據(jù)現(xiàn)場情況及技術(shù)人員的要求及時調(diào)整漿液的比重等參數(shù),并認真做好記錄。

④要嚴格注漿順序、注漿方式、注漿結(jié)束標準。

⑤注漿過程中如發(fā)現(xiàn)鉆孔串漿、堵塞或鉆孔進漿量明顯較少時,要及時查明原因。

⑥注漿結(jié)束,關(guān)閉孔口閥門卸下孔口高壓膠管,注漿結(jié)束的鉆孔24h內(nèi)不得打開閥門。注漿結(jié)束后,要及時將管路沖洗干凈,以免沉淀堵塞管路。

⑦孔口附近必須設專用直通電話,不得與其他電話串用,以便能及時與地面聯(lián)系。

5幾點啟示

(1)井下施工因空間受限,應考慮到施工的可行性和安全性。

(2)任何工程尤其是復雜工程施工,多考慮幾套施工方案是正確的,也符合科學施工的指導思想。在制定施工方案時,應充分結(jié)合工程實際情況和經(jīng)驗進行科學分析和篩選,按照由易到難、由簡單到復雜的順序排隊實施,不能盲目。施工過程中對施工方案及時調(diào)整,既要考慮經(jīng)濟可行性,更要兼顧技術(shù)可行性。如本工程在第一方案失敗后,如認真分析止水失敗原因,則可跳過第二方案,而直接執(zhí)行第三方案。本工程總工期5個月,前四套方案探索用了4個月,實際施工時間僅為1個月,造成工程成本增加,工期延長。

(3)任何工程在施工時要做到具體問題具體分析,經(jīng)驗可以用來借鑒,但不能僅憑經(jīng)驗解決施工過程中的問題。

(4)在處理復雜的工程問題時,不能單純從簡單、經(jīng)濟的角度出發(fā),要抓住問題的主要方面,以解決主要矛盾為本。本工程的前四套施工方案均是以節(jié)省成本為前提制定的,最終以第五套方案獲得成功,盡管增加了一定成本,但達到了施工目的,消除了礦井水的危害,也為處理類似工程難題提供了較好的借鑒經(jīng)驗。

參考文獻

[1] 武漢地質(zhì)學院,等.鉆探工藝學(中冊)[M].北京:地質(zhì)出版社,1981.

[2] 彭振斌.注漿工程設計計算與施工[M].湖北武漢:中國地質(zhì)大學出版社,1997.

[3] 王世光.鉆探工程(上冊)[M].北京:地質(zhì)出版社,1986.

[4] 黃德發(fā),王宗敏,楊彬.地層注漿堵水與加固施工技術(shù)[M].江蘇徐州:中國礦業(yè)大學出版社,2003.