瓦斯抽放鉆孔涌水綜合治理技術(shù)實(shí)踐

王 倫

（山西潞安礦業(yè)（集團(tuán)）高河能源有限公司，山西 長(zhǎng)治 047100）

煤礦廣大技術(shù)人員針對(duì)探放水鉆孔孔口管路固定進(jìn)行了廣泛的研究，也取得了一定的效果，但是，由于瓦斯抽放鉆孔布置層位、方位的特殊性，且其周邊瓦斯抽放鉆孔因抽采負(fù)壓易引起煤體破碎，以及后期可能和工作面采空區(qū)導(dǎo)通等，極易導(dǎo)致孔口管路封孔固結(jié)不嚴(yán)、后期涌水增大而出現(xiàn)安全事故，故需對(duì)其采取可靠的治理技術(shù)。

1 概況

高河煤礦生產(chǎn)規(guī)模為600萬(wàn)t/a，開(kāi)采3號(hào)煤層，煤層底板標(biāo)高為334.35～579.25m，埋深為300～570m。高河礦在W4307回風(fēng)順槽施工132-1#瓦斯抽放鉆孔（鉆孔位置見(jiàn)圖1所示），在施工至118m處時(shí)見(jiàn)巖發(fā)生出水，出水量達(dá)20m3/h。該鉆孔傾角+7°，方位角139°，鉆孔直徑為94mm。瓦斯抽放鉆孔打鉆開(kāi)孔位置在巷幫距底板2m處，未下套管，現(xiàn)水量穩(wěn)定在28m3/h，出水后沒(méi)有移動(dòng)施工鉆機(jī)。根據(jù)揭露地質(zhì)資料顯示，132-1#鉆孔在123m處存在Fw-159逆斷層，走向北偏西25°，傾向北偏東65°，傾角51°，落差18m。結(jié)合鉆探出水情況預(yù)計(jì)132-1#瓦斯抽放鉆孔與3#煤底板太灰水導(dǎo)通，出水鉆孔處標(biāo)高+512m，該區(qū)域平均奧灰水頭標(biāo)高為+650m，取水壓為1.38MPa。

圖1 瓦斯鉆孔位置示意圖

2 治理技術(shù)

2.1 治理目的

由于132-1#瓦斯抽放鉆孔可能與3#煤底板太灰水導(dǎo)通，水壓1.38MPa，為保證該鉆孔的放水效果，防止后期涌水量突然增大而出現(xiàn)安全事故，造成傷人、淹井等，需對(duì)該出水鉆孔進(jìn)行有效的治理。由于該瓦斯抽放鉆孔在打鉆施工過(guò)程中出水，為防止退鉆后造成涌水事故，在不起拔原有鉆孔鉆桿的同時(shí)對(duì)鉆孔進(jìn)行下套管固管并在孔口安裝閥門，對(duì)鉆孔出水進(jìn)行有效管制，恢復(fù)放水效果

2.2 施工技術(shù)工藝

（1）設(shè)備參數(shù)

充分利用井下現(xiàn)有的鉆機(jī)設(shè)備進(jìn)行鉆孔擴(kuò)孔施工，并采用泥漿泵進(jìn)行注漿封孔固管。鉆機(jī)采用DY4000S型全液壓坑道鉆機(jī)，鉆機(jī)尺寸（長(zhǎng)寬高）2380mm×1300mm×1520mm，鉆機(jī)功率55kW，主機(jī)重量為1500kg，泵站重量為750kg，操縱臺(tái)重量為190kg，額定工作電壓為660V/1140V；注漿泵BW-250型泥漿泵，功率22kW，額定工作電壓660V/1140V。

（2）鉆孔擴(kuò)孔

①利用現(xiàn)場(chǎng)鉆機(jī)將孔內(nèi)鉆桿切開(kāi)至距離孔口位置500mm，用套孔鉆桿沿鉆桿方向擴(kuò)孔。

②開(kāi)孔孔徑為Ф173mm，利用Ф146mm套孔鉆桿前端裝Ф173mm鉆頭進(jìn)行擴(kuò)孔，擴(kuò)孔長(zhǎng)度11m后取出，下入Ф170mm止水器攜帶Ф146mm控水管至孔底，套管長(zhǎng)度為10m，然后Ф168mm控水管再隨著Ф146mm控水管下入，打開(kāi)止水器，安裝Φ146mm控水管與Φ168mm控水管相間環(huán)狀間隙專用注漿裝備，從Ф146mm和Ф168mm控水管中間往里旋轉(zhuǎn)式翻漿，漿液從Ф168mm控水管外壁翻出。

③透孔孔徑為Ф133mm，利用Ф108mm套孔鉆桿前端裝Ф133mm鉆頭進(jìn)行擴(kuò)孔，擴(kuò)孔長(zhǎng)度21m后取出，下入Ф130mm止水器攜帶Ф127mm控水管至孔底，套管長(zhǎng)度為20m，然后Ф127mm控水管再隨著Ф108mm控水管下入，打開(kāi)止水器，安裝Φ127mm控水管與Φ108mm控水管相間環(huán)狀間隙專用注漿裝備，從Ф127mm和Ф108mm控水管中間往里旋轉(zhuǎn)式翻漿，漿液從Ф127mm控水管外壁翻出。

④擴(kuò)孔要求：在進(jìn)行鉆孔擴(kuò)孔時(shí)，鉆進(jìn)速度不宜過(guò)快，應(yīng)采用勻速慢進(jìn)的方法，并時(shí)刻觀察鉆孔返水情況。遇到鉆孔返水量變小、不返水等鉆孔返水量突變等現(xiàn)象，已經(jīng)擴(kuò)孔鉆孔供水不正常時(shí)，必須退鉆，等鉆孔返水恢復(fù)正常才可繼續(xù)鉆進(jìn)，不允許干式鉆進(jìn)。

（3）注漿固管

安裝套管后開(kāi)始注漿固管施工，主要包括以下步驟：

①施工前準(zhǔn)備好注漿設(shè)備、材料、管路等。為保證注漿效果，觀測(cè)注漿壓力，需在注漿泵安裝壓力表，量程不小于10MPa，預(yù)備攪拌棍、攪拌鐵皮桶及封孔固管注漿材料，并提前準(zhǔn)備好孔口套管和高壓膠管的變徑接頭，在孔口管焊接Ф12mm鋼管用變徑接頭與注漿用高壓膠管連接。

②進(jìn)行鉆孔沖洗施工，將鉆具下入注漿孔底，連接清水沖洗鉆孔，時(shí)間10～15min，每個(gè)注漿孔注漿均需延長(zhǎng)注水沖孔時(shí)間，盡可能將孔底沖洗干凈。

③注漿采用孔外注漿方式，在準(zhǔn)備好的鐵質(zhì)水桶內(nèi)攪拌漿液，用人工攪拌法完成漿液配制。先按比例往水箱注入一定量清水，然后緩慢倒入封孔材料，水與封孔材料配比重量為1:1.5，注漿前須進(jìn)行嚴(yán)格的計(jì)算，一定要保證漿液用量。

④當(dāng)注漿泵上壓力表達(dá)到3MPa時(shí)，開(kāi)泵注漿。漿液通過(guò)套管與煤壁之間的空隙壓進(jìn)，從套管內(nèi)反出漿液后停止注漿。

⑤注漿結(jié)束后，及時(shí)清洗注漿泵。

（4）透孔試壓

采用Ф133mm、Ф94mm套孔鉆頭分別對(duì)兩級(jí)套管進(jìn)行透孔測(cè)壓，如壓力達(dá)不到要求必須進(jìn)行復(fù)注，固管壓力不低于3MPa，穩(wěn)壓30min。

（5）耐壓試驗(yàn)及安裝閥門

瓦斯抽放鉆孔擴(kuò)孔及注漿固管施工結(jié)束后，在鉆孔孔口安裝法蘭、四通、分水閥、注水測(cè)壓閥、壓力表等鉆孔測(cè)壓系統(tǒng)對(duì)鉆孔進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。要求試驗(yàn)時(shí)孔口壓力不小于3MPa，穩(wěn)壓時(shí)間不少于30min，試驗(yàn)鉆孔周邊無(wú)泄漏水，壓力穩(wěn)定，水池內(nèi)的水降耗不超10%合格后方可安裝孔口閥門。

3 效果分析

采用以上技術(shù)措施對(duì)132-1#瓦斯抽放鉆孔打鉆出水后進(jìn)行治理，通過(guò)對(duì)瓦斯抽放鉆孔擴(kuò)孔后安裝孔口管和注漿封孔固管，在不起拔現(xiàn)有鉆孔鉆桿的情況下，解決了瓦斯抽放鉆孔出水治理時(shí)孔口管的安裝和封孔固結(jié)問(wèn)題，保證了孔口管路的固結(jié)效果。在瓦斯抽放鉆孔安裝閥門并進(jìn)行放水的過(guò)程中，鉆孔沒(méi)有出現(xiàn)破壞，孔口管固定牢固，沒(méi)有出現(xiàn)松動(dòng)，鉆孔關(guān)閉封堵嚴(yán)實(shí)，未出現(xiàn)滲水和涌水現(xiàn)象，試驗(yàn)表明瓦斯抽放鉆孔固結(jié)及放水效果良好。

4 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合瓦斯抽放鉆孔施工區(qū)域地質(zhì)條件，對(duì)瓦斯抽放鉆孔揭露的斷層與含水巖層的水力聯(lián)系進(jìn)行分析，推斷了高河礦W4307回風(fēng)順槽瓦斯抽放鉆孔出水原因。為了保證該鉆孔的放水效果，防止后期涌水量突然增大而出現(xiàn)安全事故，采用井下現(xiàn)有設(shè)備，在不起拔孔內(nèi)鉆桿的情況下進(jìn)行鉆孔擴(kuò)孔、安裝孔口管、注漿固管并安裝閥門控制放水，在放水過(guò)程中鉆孔沒(méi)有出現(xiàn)破壞，孔口管壁沒(méi)有出現(xiàn)滲水和涌水現(xiàn)象，保證了瓦斯抽放鉆孔孔口管路固結(jié)和放水效果。