封孔法在礦井開采鉆探中的應(yīng)用探析

張峋峰

（河南省煤田地質(zhì)局二隊(duì)，河南 洛陽 471000）

1 封孔的目的

沒有經(jīng)過鉆探施工的礦層與礦產(chǎn)并不會(huì)和大氣接觸，并且礦層與礦產(chǎn)之間也并不會(huì)相互連通。在進(jìn)行礦區(qū)勘探的過程中，通過鉆探施工可以使這一情況發(fā)生改變。每個(gè)鉆孔穿過不同的礦層和礦產(chǎn)便可以相互串通起來，由此便可以形成一根根注水管道[1]。進(jìn)行封孔的主要目的就是應(yīng)用砂漿來對鉆孔進(jìn)行封閉，通過這樣來使止水的目的得以實(shí)現(xiàn)。基于這種情況在對勘探區(qū)施工鉆孔的過程中必須進(jìn)行認(rèn)真的封閉，而且鉆孔封閉的效果直接影響到鉆井生產(chǎn)的安全性。

2 封孔的要求

結(jié)合本礦區(qū)的實(shí)際地質(zhì)礦層情況和地質(zhì)隊(duì)的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，并且對正在開發(fā)的礦井進(jìn)行一定的考察，地質(zhì)技術(shù)人員對于風(fēng)控要求提出了以下幾點(diǎn)要求：第一，在封閉孔段從孔底位置向上封第一礦層以上的三十米到五十米。第二，所采用的封閉方式大都是應(yīng)用基巖孔段全封閉的方法。在礦區(qū)之間超過八十米或者覆蓋層的底部距離第一層媒超過一百米之后可以對覆蓋層底部以及各媒組進(jìn)行分段封閉。所選的封孔材料為325號(hào)以上的不失效和不變質(zhì)的硅酸鹽水泥。對細(xì)砂和水泥以1：1進(jìn)行配比。對孔口封閉2m且對標(biāo)志樁進(jìn)行埋設(shè)。

3 封孔材料和用量的計(jì)算

（1）鉆孔竣工電測之后由相關(guān)的地質(zhì)技術(shù)人員將封孔設(shè)計(jì)書下達(dá)，相關(guān)的技術(shù)人員結(jié)合設(shè)計(jì)的要求來對封孔的方法加以確定，并且對封孔的材料數(shù)加以計(jì)算[2]。相關(guān)的供應(yīng)部門需要將一些質(zhì)量合格的足夠數(shù)量封孔料派送到機(jī)場，機(jī)臺(tái)根據(jù)相關(guān)的操作要求和設(shè)計(jì)要求來進(jìn)行封孔。

（2）在對封孔材料用料進(jìn)行計(jì)算的過程中以1（水泥）：1（砂）：0.7（水）的比例來對砂漿進(jìn)行配制。

封閉段距實(shí)際需要砂漿重量的計(jì)算：QI為0.785D2KLVkg：D所表示的為標(biāo)準(zhǔn)孔徑，K表示的為超徑系數(shù)（取1.2-1.3），L表示的是封閉段距的具體長度，V表示的是砂漿的相對密度（取1.94）。

所需水泥重量的計(jì)算公式為Q2=Q1/N1+N2+N3.其中N1、N2、N3分別表示的是水泥和砂子以及水的比例系數(shù)。

所需細(xì)砂子的重量計(jì)算公式為Q3=Q2×N2，

所需水的重量計(jì)算公式為Q=Q3×N3

（3）對于鉆具與設(shè)備需要再進(jìn)行以此較為認(rèn)真的檢查，由此來使泥漿泵的工作效率得到保障，并且保證鉆具和管線較為暢通，并且最大程度上保證接頭密封的效果。

4 封孔工藝過程

（1）在將準(zhǔn)備工作做完之后便進(jìn)行下鉆進(jìn)行封孔，如果下鉆遇到阻力的情況下需要應(yīng)用一些有效的方法，由此來使孔內(nèi)更加暢通。鉆具一定要下到封閉孔段的位置，不得超過半米的距離[3]。避免由于中途灌不能比重大進(jìn)行應(yīng)用而出現(xiàn)下行造成無法對下部分孔段進(jìn)行封閉。如果有一個(gè)鉆孔且終孔的孔深達(dá)到428.43m，實(shí)際封閉的深度達(dá)到411.57m則其下為放空孔段，其主要原因是因?yàn)椴]有將封閉孔鉆下放到孔底的位置。

（2）在完成封孔鉆具下方之后需要用粘度為18s的稀泥漿來進(jìn)行替漿洗孔，進(jìn)行洗孔的過程中需要注意到覆蓋孔段的護(hù)孔問題。

（3）在對水泥砂漿進(jìn)行配制的過程中要對1（水泥）：1（細(xì)砂）：0.6（清水）的配比進(jìn)行地表試驗(yàn)，保證其可泵性符合要求，并且具有較好的凝固效果。將砂漿比重控制在1.95到2.05的范圍之內(nèi)，在進(jìn)行現(xiàn)場配漿的過程中需要對水灰比進(jìn)行嚴(yán)格的控制。水泥芯之中的砂粒分布較為均勻，但是分選并不明顯。而在另一個(gè)鉆孔之中由于機(jī)臺(tái)計(jì)算出現(xiàn)錯(cuò)誤，并且并沒有對水灰比進(jìn)行嚴(yán)格的控制，待到孔砂料侯凝之后的分選則比較明顯。

配講方法：先將計(jì)算好的配漿清水注入到加入器之中，并保證攪拌的均勻效果。

最后一邊攪拌一邊緩慢的將細(xì)砂加入其中，進(jìn)而來使其較為均勻。具體的攪拌方法可以采用噴槍攪拌或者人工攪拌。盡可能的一次完成配漿，由此來做到一次灌完。避免需要多次配漿和多次灌注。某孔就是一次性的將配漿完成，在該孔徑侯凝達(dá)到20天之后再對全孔進(jìn)行透檢，結(jié)合取出的水泥芯發(fā)現(xiàn)在115的封閉孔段之中上下的凝固效果比較理想，而且并沒有間斷放空的問題發(fā)生。而在另一個(gè)鉆孔之中由于進(jìn)行了兩次配漿和灌注而使封閉的孔段之中出現(xiàn)了16m的凝固間斷。在另一個(gè)鉆孔之中也是因?yàn)榻鹦橇硕啻闻錆{和灌注而造成了外凝固的間斷問題。

5 封孔施工組織方法

5.1 編制封孔設(shè)計(jì)書

在鉆孔經(jīng)測井之后相關(guān)的地質(zhì)技術(shù)人員需要結(jié)合鉆探和測井來對礦層的厚度進(jìn)行確定，并且對各個(gè)斷層破碎帶和采礦層等地質(zhì)設(shè)計(jì)的要求的封閉層段提出需要進(jìn)行封閉的地層厚度，并且對封孔設(shè)計(jì)書進(jìn)行有效的編制。

5.2 材料規(guī)格與相關(guān)的操作方法

由相關(guān)的鉆探技術(shù)人員結(jié)合測井對鉆孔孔徑資料進(jìn)行提供，并且對封孔過程中所需材料的數(shù)量進(jìn)行計(jì)算，并且將具體材料的規(guī)格以及相關(guān)的操作方法提出來，隨后再通過項(xiàng)目技術(shù)來進(jìn)行審核，隨后再將其交給鉆機(jī)機(jī)長進(jìn)行執(zhí)行。

對監(jiān)督指導(dǎo)進(jìn)行強(qiáng)化，將封孔記錄做好。對于封孔層要求較為特殊的鉆孔需要相關(guān)的鉆探技術(shù)人員到現(xiàn)場進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)和現(xiàn)場監(jiān)督，并且由鉆機(jī)的機(jī)長進(jìn)行統(tǒng)一的指揮。相關(guān)的記錄人員需要對封孔過程中的每一個(gè)工序以及沖孔的相關(guān)情況進(jìn)行記錄，并且對封閉礦層進(jìn)行編號(hào)，將起止深度以及鉆具深度進(jìn)行記錄。

6 注意事項(xiàng)

①封孔下鉆前需要對泥漿泵做出全面檢查，檢查泥漿泵的運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常，并且要保證鉆桿和管路的暢通性，檢查各個(gè)接頭是否具有較好的密封效果，還要查看是否有漏水的現(xiàn)象存在。②盡可能在白天進(jìn)行鉆孔封閉操作，機(jī)長需要在現(xiàn)場進(jìn)行統(tǒng)一的指揮，并且對于各個(gè)人員進(jìn)行明確分工。③必須對下入孔內(nèi)的鉆具進(jìn)行丈量，并且對其進(jìn)行較為詳細(xì)的記錄。一定要將鉆具下入到封閉段，與孔底之間的距離不可以超過1m，最好將其控制在60cm。④在對礦漿進(jìn)行配制的過程中一定要嚴(yán)格的按照封孔進(jìn)行設(shè)計(jì)，在計(jì)算好的水中逐次加入進(jìn)行均勻攪拌，并且再加沙進(jìn)行均勻攪拌。

7 結(jié)語

封孔的質(zhì)量對于礦井生產(chǎn)過程中的安全性有著較大程度的影響，基于這種情況筆者在本文之中嘗試性的以某礦區(qū)為研究目標(biāo)，通過對其中的礦山地質(zhì)鉆探期間鉆孔施工的要點(diǎn)進(jìn)行概述，希望由此可以提高施工的質(zhì)量。