地面區(qū)域治理設(shè)計(jì)與施工常見問(wèn)題與對(duì)策

張會(huì)松

【摘 要】近年來(lái)，隨煤礦開采深度的增加，面臨的水害問(wèn)題日益嚴(yán)峻，嚴(yán)重威脅了井下生產(chǎn)人員的人身安全。以峰峰集團(tuán)辛安礦為例，辛安礦地質(zhì)條件復(fù)雜，斷層發(fā)育，煤系基底奧陶系灰?guī)r富水性強(qiáng)，水文地質(zhì)條件復(fù)雜。多年開采存在安全隱患，嚴(yán)重威脅礦井安全生產(chǎn)。

【Abstract】In recent years， with the increase of mining depth， the problem of water hazard is becoming more and more serious， which seriously threatens the personal safety of underground production personnel. Taking Fengfeng Group Xin'an Mine as an example， the geological conditions of Xin'an Mine are complex. Because of the development of faults， the Ordovician limestone of coal measure basement is rich in water， and the hydrogeological conditions are complicated. There are many years' hidden dangers in mining， which seriously threaten the safety of mine production.

【關(guān)鍵詞】礦井防治水；地面區(qū)域治理；大青灰?guī)r含水層

【Keywords】mine water control； surface regional control； Daqing limestone aquifer

【中圖分類號(hào)】TD263 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2018）02-0151-02

1 引言

辛安礦216采區(qū)水害區(qū)域治理工程（以8#煤頂板灰?guī)r含水層為目的層，又稱大青灰?guī)r含水層）在兩年多的施工過(guò)程中，對(duì)施工中常見問(wèn)題與對(duì)策進(jìn)行了分析，總結(jié)出一套實(shí)用的地面區(qū)域治理經(jīng)驗(yàn)，指導(dǎo)煤礦安全生產(chǎn)。

考慮到辛安礦大采深、高承壓、奧灰含水層強(qiáng)富水的水害特點(diǎn)以及井下治理的安全風(fēng)險(xiǎn)，原有的礦井防治水技術(shù)已無(wú)法全面指導(dǎo)辛安礦的防治水工作。為此，辛安礦亟待拓展思路、依托科技創(chuàng)新，探索出一套新的防治水技術(shù)，以滿足礦井防治水工作的需要。在此形勢(shì)下，辛安礦大力開展地面區(qū)域治理技術(shù)，減少井下煩瑣工序，大大節(jié)省了人力、物力，有效降低了突水威脅。

2 水平段設(shè)計(jì)入靶點(diǎn)與實(shí)際入靶點(diǎn)之間有誤差

由于施工的216采區(qū)實(shí)掘巷道較少，大部分鉆孔的入靶點(diǎn)坐標(biāo)都是由其他周邊掘進(jìn)巷道或已采工作面推測(cè)。將可能受到以下幾方面不定因素的影響：①是否會(huì)有斷層，②地層傾角變化，③地層厚度或間距變化等。

根據(jù)目前的施工經(jīng)驗(yàn)，有效的判定辦法是：鉆進(jìn)穿過(guò)大煤后，提前對(duì)大煤與大青灰?guī)r之間的明顯“標(biāo)志層”（3#煤、4#煤、5#煤、6#煤、7#煤及各自對(duì)應(yīng)的灰?guī)r）進(jìn)行及時(shí)準(zhǔn)確判斷，即在造斜段鉆進(jìn)的過(guò)程中，及時(shí)根據(jù)鉆探進(jìn)尺、巖粉情況以及參考隨鉆伽馬值，判斷出其各標(biāo)志層的深度。只要準(zhǔn)確判斷出“7#煤”的位置（8#煤及其頂板灰?guī)r與7#煤間距約20m），然后及時(shí)調(diào)整鉆孔的軌跡（井斜角、方位），對(duì)于鉆孔水平段順利進(jìn)入目的層來(lái)說(shuō)就相對(duì)比較容易。

3 造斜段穿過(guò)2#煤或煤系地層時(shí)鉆井液漏失

工程施工過(guò)程中有兩個(gè)鉆孔出現(xiàn)鉆孔過(guò)2#煤或煤系地層的時(shí)候鉆井液漏失現(xiàn)象，而且有一次漏失特別嚴(yán)重，不返漿，可能與井下瓦斯等抽放孔有關(guān)系。目前有效的方法是，快鉆進(jìn)至2#煤時(shí)，加強(qiáng)監(jiān)控，如發(fā)現(xiàn)漏失應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理；若漏失量特別大，可進(jìn)行高比重的水泥漿液灌孔堵漏處理。

4 水平段鉆進(jìn)過(guò)程中判層問(wèn)題

根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為水平段鉆進(jìn)過(guò)程中，判層應(yīng)以實(shí)鉆巖粉為主，隨鉆伽馬值只能作為一個(gè)輔助參考（包括在造斜段中判層），即使是同樣的大青灰?guī)r，伽馬值的變化范圍也較大（基本介于煤層與泥巖之間），畢竟LWD隨鉆測(cè)斜儀（帶伽馬探管）在石油勘探中應(yīng)用主要目的是通過(guò)伽馬值的高低，判斷地層變化，判斷鉆孔軌跡是否在油層中行進(jìn)，判斷鉆孔在砂巖還是泥巖中鉆進(jìn)等。

另外在鉆進(jìn)過(guò)程中，盡量使其鉆孔靠近大青灰?guī)r上部鉆進(jìn)，進(jìn)入煤層相對(duì)是比較危險(xiǎn)的。如果遇到巖粉有突然變化時(shí)，可對(duì)其與大青灰?guī)r上部的巖層進(jìn)行比對(duì)（對(duì)照造斜段的巖粉取樣），判斷是否遇到了斷層或是簡(jiǎn)單的穿出大青灰?guī)r，及時(shí)調(diào)整鉆孔的井斜角，盡快使其鉆孔在大青灰?guī)r層中行進(jìn)。

5 注漿過(guò)程中的漿液比重、流量、泵壓等參數(shù)調(diào)整問(wèn)題

在前幾個(gè)鉆孔注漿（含注漿堵漏）的過(guò)程中，大部分時(shí)間漿液比重都控制在1.15～1.21之間。常見單液水泥漿的基本性能見下表1，明顯可以看出隨著單液水泥漿比重的下降結(jié)石率和抗壓強(qiáng)度都明顯降低。

純單液水泥漿存在初凝、終凝時(shí)間長(zhǎng)，凝固時(shí)間不能準(zhǔn)確控制、易受地下水沖失、漿液凝固后早期強(qiáng)度低、強(qiáng)度增長(zhǎng)率慢、易沉淀析水、可注性差等缺點(diǎn)。

如比重為1.18的單液水泥漿，均勻攪拌后在如下沉淀時(shí)間下的狀態(tài)（圖1）。可看出，沉淀析水很快，最終析水率達(dá)68%。

施工過(guò)程中可以考慮添加一些有助于注漿效果的添加劑，或使用其他類型的漿液，如黏土水泥漿等。黏土水泥漿的析水率見下表2。

由上表2可以看出，相對(duì)于純水泥漿，黏土水泥漿析水率明顯偏低，有利于防止鉆孔注漿過(guò)程中，漿液過(guò)早沉淀，堵塞鉆孔，降低鉆孔可注性。

6 結(jié)語(yǔ)

辛安礦自從施行地面區(qū)域治理工程以來(lái)，效果顯著，工作面實(shí)現(xiàn)了安全無(wú)水害快速掘進(jìn)，保證了工作面的及時(shí)銜接，為安全生產(chǎn)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。endprint