顧橋煤礦北二采區(qū)1312（1）首采面地面“兩帶”孔施工總結與“兩帶”高度探究

張華兵 張啟慧

【摘 要】探測該種條件下煤層開采覆巖破壞特征，安全經濟地留設防水煤柱，提高回采上限開采、解放煤炭資源，對指導各主采煤層工作面提高上限開采均具有重大的技術及經濟意義。

【關鍵詞】“兩帶”孔施工；冒落帶；裂隙帶

一、概況

顧橋礦位于安徽省鳳臺縣城西北約20Km，礦井為全隱蔽含煤區(qū)，地層由老到新依次有奧陶系、石炭系、二疊系及新生界松散層。地層形態(tài)總體為一走向近南北、傾向東的反“S”型單斜構造，傾角一般5°～15°。顧橋礦北二采區(qū)上盤區(qū)為巨厚新生界松散層下開采中厚～特厚煤層采區(qū)，開采地質及水文地質條件中等。北二上盤區(qū)主要可采煤層防水煤柱的壓煤量約1681.2萬t，壓煤量較大，其中11-2煤層防水煤柱壓煤量292.2萬t。探測該種條件下煤層開采覆巖破壞特征，安全經濟地留設防水煤柱，提高回采上限開采、解放煤炭資源，對指導各主采煤層工作面提高上限開采均具有重大的技術及經濟意義。

二、施工目的和任務

1312（1）工作面位于我礦北二11-2上盤區(qū)，煤層平均厚度2.8m，可采儲量186.6萬t，采煤方法為綜合機械化開采，一次采全高，全部垮落法管理頂板。為探測該種條件下11-2煤層開采覆巖充分破壞的形態(tài)、最大導水裂隙帶高度及相關的技術參數(shù)，特設計地面鉆孔兩個：裂3孔和裂4孔。鉆孔原則上布置在開采邊界附近即預計最大裂高發(fā)育地段，鉆孔終孔時間為工作面開采煤壁過鉆孔位置35～45天，為防止頂部裂隙壓實愈合，鉆孔施工不等覆巖體和地表變形沉降穩(wěn)定。

三、施工過成及遇到的施工問題

本次設計的兩個鉆孔由山東省煤田地質局第一勘探隊施工，先施工裂3孔。具體施工過程為：采煤工作面推進至鉆孔位置前，施工至基巖穩(wěn)定段（孔深511.32m），并下入φ127mm×6mm鋼級J55石油套管至506.80m進行固井。固井后停工，等待工作面開采煤壁過鉆孔位置后20天再進行施工，探測“兩帶”的高度。停工等待期間，鉆機受到了地面沉降的影響。

為防止地面塌陷影響鉆機生產，本次施工特選用HCR-8全液壓履帶式鉆機，無需地面搭建四角鉆塔，且能夠液壓調整鉆機水平，排除地面塌陷引起地面鉆塔歪斜的風險。當工作面開采煤壁過鉆孔位置20天后，鉆機進行第二階段施工，投孔至130米，鉆具無法繼續(xù)下入，經孔內攝像發(fā)現(xiàn)，套管于130米處錯斷。

裂3孔施工規(guī)范，套管質量合格，下入流程規(guī)范，具體導致套管錯斷的原因分析為：煤層開采后，彎曲帶一直影響到地面，鉆孔位于工作面邊緣，套管受到斜向下的應力作用，最終超過套管承受極限而錯斷（圖3）。

針對裂3孔出現(xiàn)的情況，特調整裂4孔施工流程。具體為：根據井下生產進度安排，得到工作面開采煤壁過裂4孔位置40天的日期為6月12日。裂4孔施工預計需要30天，因此安排開工時間為5月12日，開工后先施工至基巖穩(wěn)定段后下套管，固管合格后，直接進行下一階段的施工，減少中間等待的時間。此施工流程鉆孔開工時，工作面開采煤壁已經過鉆孔所在位置，因此施工過程中，可能受到地表下沉的影響。經過施工檢驗，此施工流程受地表下降的影響可控，且保證了套管的安全，裂4孔完成了鉆探施工任務。

四、“兩帶”高度探究

裂4孔地表復測標高為22.39米，地表下沉較明顯，鉆進至575.20m循環(huán)液消耗量0.27m3/h，鉆進至582.46m，消耗量1.64m3/h，鉆進至582.66m消耗量突增至8.1m3/h，后迅速全部漏失，漏失泵量15m3/h。經過堵漏繼續(xù)鉆進，鉆孔從583.66m至593.25m，消耗量從3m3/h增至12m3/h，至593.81m處，循環(huán)液全部漏失，漏失量大于15m3/h。后頂水鉆進至612.17m，發(fā)生卡鉆掉鉆情況，無法繼續(xù)鉆進，停鉆封孔。

根據經驗公式，厚煤層0～54°，中硬（覆巖巖性單向抗壓強度20～40MPa，主要巖石為砂巖、泥質灰?guī)r、砂質頁巖、頁巖）。

冒落帶計算公式：

導水裂隙帶計算公式為：

或者

（M為累計采厚）

由公式判斷冒落帶高度約為6.5～10.9m。

由公式判斷最大導水裂隙帶高度約為29.05～43.5m。

由裂4孔實際鉆探分析，鉆探深度582.66m，消耗量迅速增加，表明已經達到導水裂隙帶，結合此處巖性發(fā)育，漏失較大。綜合分析判斷導水裂隙帶為從煤11-2頂板634m至582.66m，高度為51.34m，為采高的18.3倍。根據鉆孔出現(xiàn)夾鉆掉鉆情況，判斷冒落帶大致從612m開始，冒落帶高度為22m，為采高的7.9倍。

五、總結

本次兩個鉆孔的施工，積累了“兩帶”孔的設計、施工經驗，為今后此類工程的設計、施工，探明了道路。本次調查施工以11-2煤層為觀察對象，依據11-2煤層頂板工程地質條件和水文地質條件，研究“兩帶”覆巖破壞規(guī)律，通過觀測鉆孔沖洗液消耗方法得到的冒落帶和裂隙帶高度和通過經驗公式計算出的高度存有部分差異。與經驗公式相比，探測結果偏大。考慮到礦區(qū)巨厚新生界松散層及薄基巖，煤層采煤后裂隙發(fā)育比較充分，冒落帶和裂隙帶存在較大的高度。因此應加強工作面防治水工作，減少水體對礦井生產的威脅。

【參考文獻】

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