淺析謝一礦工廣太原組灰?guī)r水文長(zhǎng)觀孔工程施工方案及技術(shù)總結(jié)

■竇明旺 江多如

(安徽省煤田地質(zhì)局第一勘探隊(duì) 安徽淮南 232052)

淺析謝一礦工廣太原組灰?guī)r水文長(zhǎng)觀孔工程施工方案及技術(shù)總結(jié)

■竇明旺 江多如

(安徽省煤田地質(zhì)局第一勘探隊(duì) 安徽淮南 232052)

謝一礦工廣太原組灰?guī)r水文長(zhǎng)觀孔工程是在老礦區(qū)施工的3個(gè)水文鉆孔，由于受多年前我國(guó)礦山技術(shù)水平限制，地層原生態(tài)被根本破壞擾動(dòng)嚴(yán)重，謝一礦工廣地質(zhì)資料不詳實(shí)，地面建造物復(fù)雜，施工的三個(gè)鉆孔受到地層、技術(shù)等諸多限制。三個(gè)鉆孔很有代表性各有特點(diǎn)，基本上覆蓋了在老礦區(qū)施工中難點(diǎn)，施工措施針對(duì)強(qiáng)，具有很好的可操作性。

堵漏采空區(qū)抽水試驗(yàn)控制回流法

1 工程概述

1.1 工程勘察目的和任務(wù)

礦山含水層有煤系砂巖裂隙含水層及灰?guī)r巖溶裂隙含水層，各含水層尤其是灰?guī)r巖溶裂隙含水層對(duì)礦井開采有一定的安全隱患。

謝一礦是一個(gè)開采多年的老礦，以前已施工的水文長(zhǎng)觀孔大部分均在謝一礦井下各煤層開采范圍內(nèi)，目前謝一礦淺部處于收縮性開采階段，在回采淺部各煤層前，對(duì)淺部的水文長(zhǎng)觀孔大部分均進(jìn)行了注漿封堵。為完善礦井對(duì)含水層水位觀測(cè)網(wǎng)，及時(shí)了解各個(gè)含水層的水位變化，給礦井的防治水工作提供可靠的信息支持，有必要在謝一礦工廣范圍內(nèi)補(bǔ)充完善各含水層的水位觀測(cè)孔。以便建立地完善礦井工廣水位動(dòng)態(tài)觀測(cè)網(wǎng)，能在地面快速的掌握井下灰?guī)r水水位變化情況，由此而確定本次工程的設(shè)計(jì)方案。

采用常規(guī)鉆探手段，做簡(jiǎn)易水文地質(zhì)觀測(cè)和編錄、物理測(cè)井，結(jié)合抽水試驗(yàn)、水文地質(zhì)與工程地質(zhì)測(cè)試等。

1.2 本工程施工方案的設(shè)計(jì)原則

①盡量保持鉆孔的工程量在150m左右。即在工廣場(chǎng)地內(nèi)，施工的鉆孔盡量保持在A組煤露頭以東，B4煤層露頭以西位置。

②鉆孔盡可能布置在地面易保護(hù)的、不受開采破壞的地點(diǎn)。

③孔位盡量避開井下采空區(qū)和老巷道，以減少擾動(dòng)地層對(duì)勘查的影響。

2 鉆孔穿越擾動(dòng)漏失地層、采空區(qū)施工措施

（1）在施工謝一礦中央風(fēng)井井口Ⅲ-ⅣC3-Ⅰ孔，剛穿過新老界面，地層在60年代因3#煤采掘受到擾動(dòng)，巖石遭到外力破碎出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，泥漿消耗大，孔口返水時(shí)小時(shí)無(wú)，而且越來(lái)越嚴(yán)重，鉆機(jī)在泥漿中加入801堵漏劑、鋸沫，但隨鉆孔深度越來(lái)接近老巷道 ，漏失變得異常嚴(yán)重常規(guī)堵漏已無(wú)法取芯鉆進(jìn)，現(xiàn)場(chǎng)從外面拉來(lái)較有粘性的黃土摔成泥球投入孔內(nèi)，分幾次將孔內(nèi)大的裂隙先堵住，再把泥漿池調(diào)制好一池稠粘土水泥漿摻入少許細(xì)鋸沫、水玻璃，已一池泥漿漏完為一回次進(jìn)尺，用卡簧取芯快速穿越。經(jīng)多次往返回次進(jìn)尺，堵漏效果有明顯效果，孔口時(shí)不時(shí)出現(xiàn)少許返漿，允許鉆進(jìn)時(shí)間逐步延長(zhǎng)，爭(zhēng)對(duì)這一積極變化，項(xiàng)目部工程技術(shù)人員判斷鉆孔地層漏失可能只是受老巷道沉降擾動(dòng)或鉆孔進(jìn)入的老巷道沉陷因年代久遠(yuǎn)已基本塌實(shí)，只要加大黏土水泥漿比重，將泥漿流動(dòng)性降低，增強(qiáng)其塑性指數(shù)，強(qiáng)行穿過這段地層就能完成施工任務(wù)，鉆孔隨著深度的延伸，孔壁不斷加固，四周帷幕逐步形成，孔深超過老巷道離它越來(lái)越遠(yuǎn)，鉆進(jìn)、取芯恢復(fù)正常，鉆孔完成取芯鉆進(jìn)。終孔時(shí)由于灰?guī)r漏水為防止?jié){液散失，保證固管效果，在套管下入C31灰下0.5m,把套管下部的裸孔用干水泥摻鋸沫混合體送入孔內(nèi)，用鉆桿帶著螺絲頭搗實(shí)至套管底口，加入清水待凝一夜，第二天一早先用3m3混漿注入管內(nèi)，孔口返出混漿，鉆孔正常緊接著注入2m3水泥漿(0.6:1)，替漿孔口完全返水泥漿，留15m水泥柱待凝72小時(shí)。頂壓檢查固管質(zhì)量：合格。透完孔用高壓射流洗井，于2014年8月6日17:00開始試抽，至8月7日6:00試抽結(jié)束，泵下置深度109.30m，連續(xù)試抽13小時(shí)，水量0.95L/S，動(dòng)水位95.83m，降深0.43m，單位涌水量2.232L/(m·s)。試抽前穩(wěn)定水位埋深95.40m。因水位降深較小，經(jīng)勘探處、謝一礦、集團(tuán)公司生產(chǎn)部研究同意后決定采用潛水泵盡設(shè)備最大能力進(jìn)行一次最大降程的簡(jiǎn)易抽水試驗(yàn)。見附成果表，并采集水質(zhì)全分析樣1個(gè)。

（2）謝一新浴池以南Ⅳ-Ⅴ-ⅤC3-Ⅰ孔施工時(shí)，在取芯至72m時(shí)，出現(xiàn)掉鉆4～5米，強(qiáng)行穿過到90多米又出現(xiàn)掉鉆2米現(xiàn)象，二處掉鉆致使鉆孔孔壁被抽空，上部新地層嚴(yán)重垮塌，鉆具已無(wú)法下入堵漏施工，項(xiàng)目部結(jié)合原礦上老資料，判斷鉆孔進(jìn)入礦采空區(qū)，根據(jù)施工情況及時(shí)溝通礦方和地勘處，變更設(shè)計(jì)。針對(duì)上部垮塌，鉆機(jī)對(duì)表土層先行擴(kuò)孔，擴(kuò)孔時(shí)巖粉將鉆孔下部堵死，泥漿漏不下去重新形成孔壁，下入￠190mm套管20米把上部表土層隔離，然后繼續(xù)施工，針對(duì)采空區(qū)地勘處讓鉆機(jī)用粘土水泥漿大量注漿充填，可惜并沒有起到作用。面對(duì)這一情況鉆機(jī)只有強(qiáng)行取芯穿過。由于鉆孔進(jìn)入采空區(qū)全孔漏失，固管只能采用“穿衣戴帽”的方法，下套管時(shí)接頭用電焊滿焊并在采空區(qū)上部用膨脹膠囊纏住，待套管下入后膠囊完全膨脹，再對(duì)采空區(qū)下部套管算好水泥漿量按常規(guī)固管方法進(jìn)行。采空區(qū)上部的套管從管口環(huán)狀間隙分多次將水泥漿灌入。直至水泥漿灌滿孔口位置待凝72小時(shí)，套管透孔至底口2米處，頂壓檢查固管質(zhì)量：合格。透完孔洗井做抽水試驗(yàn)見成果表，本孔太原群C3I組灰?guī)r段應(yīng)屬?gòu)?qiáng)富水性含水層，采集水質(zhì)全分析樣1個(gè)。

（3）謝一供應(yīng)站木料場(chǎng)Ⅲ-Ⅲ-ⅣC3-Ⅰ孔由于1#煤被侵蝕掉，C31上提。鉆孔屬于露頭孔。鉆孔提前約40米終孔。由于鉆孔在C33全漏，C31泥漿大消耗，用Ⅲ-ⅣC3-Ⅰ孔固管方法，順利固井。再做抽水試驗(yàn)由于本孔為上坡露頭孔。地下水向下坡流失，供水量小，下入小潛水泵(4m3/h)都無(wú)法連續(xù)抽水。經(jīng)水文地質(zhì)專家指導(dǎo)采用在其他礦區(qū)貧地下水區(qū)實(shí)施過的，根據(jù)供抽平衡原理的“回流法”進(jìn)行抽水試驗(yàn)。但由于鉆孔離采空區(qū)太近，裂隙太大，供水都半路流失了，無(wú)法達(dá)到潛水泵位置，供抽平衡不能實(shí)現(xiàn)。項(xiàng)目部工程技術(shù)人員受“回流法”啟發(fā)，經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)、調(diào)試。在“回流法”的基礎(chǔ)上創(chuàng)造性的提出“控制回流法”抽水試驗(yàn)法。即在潛水泵井口裝置安裝一套自制的泵量控制閥門，技術(shù)人員可根據(jù)鉆孔地下水富含情況，調(diào)制泵的流量(使?jié)撍昧烤哂凶冾l功能)。最后成功完成抽水試驗(yàn)，抽水試驗(yàn)完成工程及成果獲得水文地質(zhì)工程專家、地勘技術(shù)工作者一致認(rèn)可。

3 結(jié)束語(yǔ)

三個(gè)鉆孔在施工中遇到不同的難題，在工期、成本及施工難度的重壓下成功將施工中遇到的難題一一解決，這在我國(guó)老礦山水文鉆孔施工具有典型意義，為以后老區(qū)水文鉆孔的設(shè)計(jì)、施工積累了寶貴的實(shí)踐操作經(jīng)驗(yàn)。

P62[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2015）-11-392-1