方莊二礦聯(lián)合封堵23二車場及南正前疏水降壓孔技術(shù)研究

■李 博，曹新正 ■河南能源化工集團(tuán)方莊二礦，河南 焦作 454360

方莊二礦23采區(qū)二車場及南正前報廢鉆孔均位于我礦23煤柱工作面上部，標(biāo)高位于－168．2～－250．0m水平之間，工作面地質(zhì)構(gòu)造較簡單，為單斜構(gòu)造，煤層傾向 111°～119°，傾角 21°，煤層厚度平均5．5m。23二車場治水巷L(fēng)8灰?guī)r最大水壓為1．50MPa，煤層底板到L8灰?guī)r隔水層厚度平均為38m，突水系數(shù)為0．039，無突水危險。

1990年左右，我礦在開采23采區(qū)上部兩翼回采工作面時，為了確保兩翼工作面在回采時不發(fā)生底板突水，在23煤柱上部施工多個疏水降壓孔，大多數(shù)疏水降壓孔時間較長或經(jīng)封堵后枯竭無水，但23二車場(編號1、2號)及南正前疏水降壓孔(編號3號)鉆孔水一直向外流水，水量較大，且孔內(nèi)套管已斷裂(斷裂位置不詳)，給23煤柱工作面的回采帶來了影響。隨著礦井資源的枯竭以及開采成本的居高不下的現(xiàn)狀，為了降低礦井排水費(fèi)用且為工作面的安全回采提供保障，經(jīng)礦領(lǐng)導(dǎo)研究決定，對1、2、3號鉆孔進(jìn)行封堵。

23采區(qū)二車場報廢鉆孔突水點(diǎn)水量大，為了防止對下部工作面的回采造成影響，留設(shè)了鉆孔保護(hù)煤柱，封堵23二車場報廢鉆孔可以解放煤量11萬噸左右。

1 三個報廢鉆孔情況

23采區(qū)二車場共揭露兩個報廢鉆孔(編號1、2號，兩個鉆孔相距1．5m)，1 號鉆孔孔口標(biāo)高 － 247．2m，孔口坐標(biāo):X：38446175．0、Y：3915205．0，2 號鉆孔孔口標(biāo)高 － 247．0m，孔口坐標(biāo):X：38446175．7、Y：3915204．0，兩個鉆孔水量合計約1．6m3/min;23煤柱南正前疏水降壓鉆孔(編號3號)位于23煤柱上部，鉆孔孔口標(biāo)高－168．4m，孔口坐標(biāo):X：38446412．3、Y：3915261．1，鉆孔現(xiàn)水量約0．05m3/min(原水量0．6m3/min)。

由于這3個鉆孔施工時間較長等其他原因，其原始資料均無法找到。

2 處理方案及施工工藝

(1)首先，由于這三個報廢鉆孔均位于23煤柱工作面內(nèi)，且時間較長，部分巷道已不成形或塌死，因此需要修理和掘進(jìn)巷道至報廢鉆孔處，然后才能對報廢鉆孔進(jìn)行處理。此次共修理巷道214m，掘進(jìn)巷道112m，最終揭露這三個報廢鉆孔。

(2)找到報廢鉆孔后，對這兩個報廢鉆孔的套管斷裂位置進(jìn)行處理，我礦在處理鉆孔套管斷裂方面有兩次成功的經(jīng)驗?，F(xiàn)針對23二車場及南正前報廢鉆孔采取如下方案:①以鉆孔為中心，下挖深度為1．5m。找出報廢鉆孔的套管斷裂位置后，針對1、2號鉆孔使用Φ89mm套管盡可能多的下入到斷裂的Φ108mm套管內(nèi)(1號鉆孔下入14m，2號鉆孔下入9m)，并在套管斷裂處下入經(jīng)過加工的套管(在Φ89mm套管外壁用電焊鋪出長度300mm，直徑108mm的圓柱體，然后經(jīng)過車床加工成上端直徑108mm、下端直徑89mm的圓錐體，在圓錐體的上端焊接Φ108mm接箍、法蘭盤)，然后使用Φ127mm套管加工的兩半卡箍墊皮對接口處進(jìn)行加固。加固好后在法蘭盤上加裝高壓截門。②對斷裂套管處理好后，對鉆孔周圍進(jìn)行徹底的予制加固。并且對1、2、3號鉆孔采取下部打地錨、上部打木點(diǎn)柱支撐，防止鉆孔在下一步注漿過程中受壓被頂出(對斷裂套管的處理方法見附圖1)。③然后采取對1號疏水孔(水量較大，約1．3m3/min，水壓1．5MPa)連接注漿管路進(jìn)行注漿封堵(先將2、3號鉆孔截門進(jìn)行關(guān)閉)，注漿過程中按照注純水泥漿(比重控制在1．16，單孔注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn):泵量在80L/min以下，注漿壓力不小于6MPa)的要求進(jìn)行封堵。④每班放專人觀測一水平南正前3號孔、2321泄水巷8號疏水孔、2321工作面水量變化情況，若2321工作面或其他相鄰區(qū)域出現(xiàn)底鼓或漏漿現(xiàn)象時采取間歇式注漿，并加入骨料(大豆、海帶、沙、木屑等)進(jìn)行注漿，確保注漿效果。⑤1號鉆孔注漿達(dá)到要求后，2號鉆孔打開截門后幾乎無水。最終1號鉆孔注水泥201．2t，粘土 62．5t，合計注入干料 263．7t。⑥3 號鉆孔關(guān)閉截門前幾乎無水，1號孔注漿結(jié)束后打開后水量增加至1．2m3/min，水壓1．5MPa。然后對3號孔連接注漿管路進(jìn)行注漿封堵，最終3號鉆孔注水泥293．4t，粘土 4．3t，合計注入干料 297．7t。⑦本次聯(lián)合封堵工程注入水泥合計為 494．6t，粘土合計為 66．8t，干料合計為:561．4t。

3 封堵工程后所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益

(1)解放煤量產(chǎn)生的效益。通過封堵，解放鉆孔保護(hù)煤量共計11萬噸，緩解了礦井接替的緊張局面，延長礦井的服務(wù)年限。

(2)排水電費(fèi)比較。通過封堵后，這兩個報廢鉆孔基本無水，封堵水量:1．6m3/min+1．2m3/min=2．8m3/min=2．8m3/min ×60=168m3/h

計算年度節(jié)約排水電費(fèi):方莊二礦二水平泵房排水高程650m，每年可節(jié)約排水電費(fèi)為:

168m3/h×650m/100m×0．5度 ×0．59元/度 ×24小時 ×365天 =282．2 萬元

(3)本礦鉆探隊施工與外包隊施工相比較。本次注漿堵水工程全部由本礦鉆探隊人員進(jìn)行施工，經(jīng)初步測算，本礦鉆探隊施工比外包隊施工至少可節(jié)省支出200萬元，企業(yè)增效益、員工得實(shí)惠。

(4)對礦井生產(chǎn)影響比較。通過對三個報廢鉆孔的封堵，將為23煤柱工作面的回采提供保障，保證礦井回采工作面的正常接替，同時消除礦井潛在水害威脅。

(5)其他經(jīng)濟(jì)效益。①減少了礦井無效排水，增強(qiáng)了泵房排水抗災(zāi)能力。②鍛煉了本礦的地質(zhì)技術(shù)人員及鉆探隊伍，在處理鉆孔套管斷裂方面積累經(jīng)驗，有充分推廣、借鑒作用。③減少礦井排水量，相應(yīng)減少環(huán)境保護(hù)費(fèi)用。

［1］邵玉強(qiáng);采面過封閉不良鉆孔開采安全性的評估方法［J］;山東煤炭科技;2008年06期．