煤田水文地質孔造壁止水施工工藝探討

高永彬

（河南省煤田地質局二隊，河南洛陽471000）

煤田水文地質孔造壁止水施工工藝探討

高永彬*

（河南省煤田地質局二隊，河南洛陽471000）

在實際工作中改進止水方法和選擇最佳止水材料是保證抽水試驗成功的先決條件。依據(jù)施工鉆孔，介紹利用鉆孔造壁制作臺階止水的施工工藝，提高煤田水文地質孔的止水質量，獲得良好水文地質資料以及取得較好的經(jīng)濟效益。

臺階；止水；效益

一個地區(qū)水文地質資料的獲得，必須靠水文地質勘查工作，而通過施工水文地質鉆孔，并對水文地質鉆孔進行抽水試驗是目前水文地質勘查的最主要手段之一?，F(xiàn)在豫西煤田地質勘查施工，設計的水文地質鉆孔都比較深，抽水層層段多、孔深超過800m，甚至1000多米，煤田水文地質勘查鉆孔,既是巖煤芯孔、又是水文地質抽水試驗孔;一孔多用，在一個鉆孔中，一般最少作2層抽水試驗。因此,分隔上下含水層是不可缺少的施工工序。根據(jù)水文地質條件,選擇止水材料與止水方法是抽水試驗的關鍵。為了做好煤田地質水文孔抽水試驗，首先必須對鉆孔進行止水，止水效果的好壞是抽水試驗質量好壞的施工重點工作，如果止水效果不好，會造成下入的套管返工，既費時又費工，所以選擇正確的止水方法也是水文孔鉆探過程中最重要的工序；隨著煤田地質勘查的開發(fā)，研究勘查區(qū)內(nèi)水文地質條件非常重要，也是研究地下各含水層水文地質特征，取得含水層地質參數(shù)、評價含水層的富水性，為今后礦井建設預計涌水量與地下水綜合利用評價提供可供參考的水文地質數(shù)據(jù)。以往進行水文孔施工抽水時，止水方法不太理想，起套管時，往往容易出事故，在宜洛、偃龍、新安勘查區(qū)施工中，為了做好水文地質孔抽水工作，對勘查區(qū)內(nèi)水文地質條件、鉆孔施工情況及以往抽水鉆孔止水方法進行研究分析，擬定造壁制作臺階式止水。

1 勘查區(qū)地質概況

寒武系主要以崮山組細晶白云質灰?guī)r和張夏組鮞狀灰?guī)r。石炭系主要以太原組灰?guī)r巖溶裂隙含水層為主。太原組灰?guī)r主要由1～9層灰?guī)r組成。二疊系地層主要大占砂巖、香炭砂巖、砂鍋窯砂巖、上下石盒子組各煤段底部砂巖、石千峰組砂巖含水層。下石盒子組底部砂鍋窯砂巖裂隙較發(fā)育。還出露三疊系地層,第四系地層。

2 鉆孔結構

采用孔徑?152mm開孔,見基巖后下入?146mm井口管,將松散巖層擋住,鉆進孔深350m左右，再換?110mm鉆穿過含水層至終孔。

3 造壁止水步驟：

（1）先把所要抽水的含水層、隔水層巖層深度及巖石性質，依據(jù)實際鉆進巖芯鑒定分層表及測井解釋資料了解清楚，將所用套管丈量準確，備好其長度要超過止水層的深度3.0～5.0m，調好井口上余1.0～1.3m。

（2）架橋造壁，根據(jù)測井解釋孔徑資料，用一根巖芯管4.5～6.0m，頂端事前放入一塊與巖芯管內(nèi)徑一樣墊子，從下端裝入粘土做成的泥柱、碎石及麥秸桿做成草把，巖芯管下口放入廢鋼絲繩5～6根，長度要比鉆孔直徑大些，堵住下端。然后下入孔內(nèi)到預定隔水層深度后,用泥漿泵將巖芯管內(nèi)所裝物憋出管外,并提起鉆具，而后下鉆具試探一下所架橋位置能否托住鉆具,如能托住,即達到目的，再下鉆具其下端連接一個實心接頭,輕輕將粘土泥柱子墩實。

（3）止水方法與步驟。架橋工作完成后,，進行封孔造壁,依據(jù)鉆孔直徑及所封厚度，計算所需水泥量，為增加水泥凝固強度,配入適量中粒砂,灰砂比1∶0.65～1∶0.7，灰漿攪拌均勻后,動作要快,立即用泥漿泵注入,在注入前一定要計算準確頂替水量,防止灰漿在高壓膠管及鉆具中凝結堵塞，灌注灰漿完畢后注入頂替水,即可提出鉆具,待72～96h后完全凝固。即可透小眼，透小眼時，先用?110mm巖芯管導向,下接異徑接頭變?89mm巖芯管（?2.0m長左右）,鉆出小孔后,拆掉導向管,用?89mm巖芯管鉆透所封厚度段,以便下入套管止水。下入套管,其下采用?108mm×?89mm的異徑接頭,下端接一根?89mm的巖芯管,長1.5～2.0m左右,并用止水橡膠帶在管外四周纏繞,其纏長度1.2～1.5m,用18號鐵絲捆綁,上部套管四周抹上鉛油,慢慢將套管下入孔內(nèi)，當套管下到距封閉止水位置上時，用套管自重下壓到造壁止水位,形成很好的密封。

4 下管注意事項

（1）詳細了解煤田地質鉆探、電測井資料，根據(jù)井孔結構、地層柱狀、孔徑、孔斜情況，合理選定止水位置?，F(xiàn)場地質人員要劃出并提供地質柱狀、井孔結構、孔徑等資料的示意柱狀。

（2）準確丈量孔深，并做好記錄，做到準確無誤。

（3）根據(jù)地層柱狀及孔井結構資料，合理配置井管，丈量各孔段的井管，并對井管的長度計算準確，并劃出簡易孔徑結構圖，以備檢查和核查。

（4）下管前要搞好沖孔換漿及順孔工作，保證下管時暢通無阻。沖洗液的更換時,先在原泥漿的基礎上,計算孔內(nèi)所需新泥漿量,進行配制雙聚泥漿,其中粘土粉25kg/m3,腐植酸鉀25kg/m3，配制聚丙烯晴、聚丙烯酰胺泥漿的水解度30%～50%，皂化油180kg/桶，泥漿性能指標采用粘度28～30s，比重1.20～1.30，失水量小于20cm3/min。泥漿pH值不小于8～9。

（5）套管落底后，要準確丈量套管地面的高度，確定止水物所處位置，并做好記錄。

（6）止水質量檢查。洗井前在管外投放螢光紅溶液，洗井期間認真觀察井內(nèi)是否有紅顏色水出現(xiàn)及管內(nèi)外水位差變化（指管外水位處于地面時判定），確定止水質量。若洗井及將來抽水時管內(nèi)有紅顏色水出現(xiàn)，可認為止水質量不合格，需重新進行止水。再者可以用泥漿泵加壓，使泥漿泵壓力達到40～80Pa保持24h，觀察泥漿泵壓力是否變化,若無變化即可。當壓力逐漸變小時,需返工重新止水。當止水效果好后,孔口必須封閉嚴。

（7）抽水結束后，將原泥漿重新在孔內(nèi)進行循環(huán)，并將孔內(nèi)清水全部頂替完后，開始起套管。

5 效果

我們在宜洛、李村、新安勘查區(qū)所施工水文地質孔均采用此方法，鉆孔抽水2層，二疊系二1煤層頂板含水層、太原組上段含水層和下段含水層。要求做2層分別抽水試驗。用?150mm開孔，穿過表土后下入?146mm的井口管。用?127mm鉆至350m下泵段，換用?110mm穿過含水層，最后用?91mm終孔。通過此方法,縮小了水文鉆孔直徑，提高了鉆進效率。過去在水文鉆孔中要抽2～3層水時，就要采用大孔徑開孔，并且還要下?168mm、?146mm、?127mm、?108mm的套管各一層，這樣影響了鉆探效率，延長了施工周期，并且孔徑大巖芯不好采取，容易脫落，易造成孔內(nèi)事故，采用造壁止水法，從而提高純鉆臺效和鉆進效率，相應也提高了經(jīng)濟效益。

[1]趙運興，等.鉆探手冊[M].煤炭工業(yè)出版社.

P634.8

B

1004-5716(2015)03-0043-02

2014-04-02

高永彬（1964-），男（漢族），河南洛陽人，高級工程師，現(xiàn)從事煤田地質及鉆探技術工作。