水文孔固井工藝在煤田地質(zhì)勘查中的應用探討

丁立強，王 鑫

(內(nèi)蒙古自治區(qū)煤田地質(zhì)局109勘探隊，內(nèi)蒙古 呼倫貝爾 021008)

在煤田地質(zhì)勘查領域中，有一種鉆孔類型為水文地質(zhì)孔，須要進行封閉止水的水文孔，在施工過程中會涉及到固井工藝的選擇問題。固井，即當鉆孔達到一定深度時，在鉆孔內(nèi)下入一定規(guī)格的套管，并在鉆孔與套管之間形成的環(huán)形空間注入水泥，將套管與鉆孔壁固定起來。通過固井，可以封隔易塌、易涌等復雜地層，并可以達到隔離非目的試驗層的作用。

內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾地區(qū)在固井工藝的具體操作時，主要有管內(nèi)注漿法和管外注漿法。本文以常見的這兩種方法為例，針對其優(yōu)、缺點及實際操作時可能發(fā)生的一些問題進行了分析研究。

1 管內(nèi)注漿法與管外注漿法

1.1 管內(nèi)注漿法(以下簡稱方法1)

首先將海帶編成密實的辮子，纏繞在止水井管止水部位下端，海帶累計高度要達到設計要求，最大直徑略小于鉆孔直徑，用鐵絲扎緊，兩端焊接托盤起保護作用。在海帶上部環(huán)繞捆綁一定高度的膠皮，膠皮中充填半濕粘土，膠皮最大直徑稍大于鉆孔直徑。

在濾水管上部0.3～0.5 m處用鐵板將井管內(nèi)焊死，防止水泥漿進入濾水管含水層內(nèi)。在注漿口管外止水膠皮位置上部3～5 m處，割開4～8個長度為15～20 cm，寬度約為1 cm的切口，在管壁兩側(cè)對抽縫隙，管壁外加有彈性膠皮門簾，捆扎膠皮兩側(cè)，防止脫落。下管工作完成后，待海帶充分膨脹后，用水泥漿封閉膠皮上部井管與孔壁之問的環(huán)狀間隙。

在注漿前，孔口用厚度為3～5 mm的鋼板焊封，中間挖孔，用鋼管焊接約0.3 m，用高壓膠管連接，在孔口閥門鋼管上加閥門開關。向井管內(nèi)注入一定體積清水，將稀泥漿從管外全部換出(頂出)，同時防止注漿管管內(nèi)堵塞。開始將計算好使用量的水泥漿由管內(nèi)注入管外，注入水泥漿至孔口。注漿結束后，再注入一定的清水將注漿管及泥漿泵殘余水泥漿頂出，然后將孔口閥門關閉。

注漿結束48 h后，用鉆具將鐵板(托盤)掃開，進行下一步的洗井工作。

1.2 管外注漿法(以下簡稱方法2)

首先將海帶編成密實的辮子，纏繞在止水井管止水部位下端，海帶累計高度要達到設計要求，最大直徑略小于鉆孔直徑，用鐵絲扎緊，兩端焊接托盤起保護作用。在海帶上部環(huán)繞捆綁一定高度的膠皮，膠皮中充填半濕粘土，膠皮最大直徑稍大于鉆孔直徑。下管工作完成后，待海帶充分膨脹后，用水泥漿封閉膠皮上部井管與孔壁之間的環(huán)狀間隙。

在注漿前，孔口用厚度為3～5 mm的鋼板焊封，中間挖孔，用鋼管焊接約0.3 m，用高壓膠管連接，在孔口閥門鋼管上加閥門開關。每次注漿前，向管內(nèi)注滿清水，使管內(nèi)有一定的靜壓力，可防止注漿時水泥漿進入濾水管含水層內(nèi)。

水泥漿分兩次注入，第一次先封閉須要進行止水位置的下部10 m，注漿方法為泵送法，即先將鉆具從井管與孔壁之間的環(huán)狀間隙下到距離止水材料(膠皮)頂端2～3 m處，清水沖孔，待井口上返清水后方可開始封孔，邊注水泥漿邊提離鉆具，但鉆具不得提離漿面。

待水泥漿初步凝固后，再采用相同方法注入水泥漿至設計位置。注漿結束待水泥漿初步凝固后，進行下一步的洗井工作。

2 優(yōu)、缺點對比分析及可能發(fā)生的問題

2.1 優(yōu)、缺點對比分析

方法1的優(yōu)點:采用一次注漿的方式，可節(jié)省一定時間。由于在濾水管上部0.3～0.5 m處用鐵板將井管內(nèi)焊死，使濾水管內(nèi)有一定的靜壓力，可防止注漿時水泥漿從井管外進入濾水管含水層內(nèi)，提高操作的成功率。

方法1的缺點:由于只能采用一次注漿的方式，當止水部位下端較深時，注漿時管內(nèi)壓力很大，且注漿時中途不能停止，故其對機械設備的硬件要求較高，注漿中途機械設備不能出現(xiàn)故障。注漿結束48 h后，才能將鐵板(托盤)掃開，一旦有部分水泥漿進入濾水管含水層內(nèi)，處理事故時會有一定難度。

方法2的優(yōu)點:注漿操作時可采用兩 次或多次注漿的方式，注漿中途可以暫停，且注漿時可邊注水泥漿邊提離鉆具，有效減少注漿時管內(nèi)的壓力，故其對設備的硬件要求不高，允許設備出現(xiàn)不可預見的故障，從而提高操作的成功率。

方法2的缺點:由于采用兩次或多次注漿的方式，相應的較方法一耗時較長一些，一旦有部分水泥漿進入濾水管含水層內(nèi)沒有被及時發(fā)現(xiàn)，會對下一步的洗井工作產(chǎn)生不利影響。

2.2 可能發(fā)生的問題

方法1在注漿操作時，一旦有某個環(huán)節(jié)沒有處理好或者機械設備出現(xiàn)故障時，將導致注漿失敗，造成嚴重的經(jīng)濟損失，甚至會導致鉆孔報廢，導致施工工期延誤。

方法2一旦操作時有部分水泥漿進入濾水管含水層內(nèi)，也會導致施工工期延誤。且較方法1耗時較長一些，當施工工期時間緊迫時，不利于項目的迅速完成。

3 結語

1)鑒于上述兩種操作方法的綜合分析結果，在實際工作中，筆者認為采用管外注漿法效果較理想。

2)在工程項目中，水泥固井工藝的具體操作方式的優(yōu)劣，會直接影響操作的成功率、施工所需要的時間，從而決定項目進行的順利與否。

本文研究結果進一步完善了固井工藝的具體操作方式，在工程項目中具有重要的實際意義。