地面區(qū)域治理設(shè)計(jì)與施工常見問題與對(duì)策

張會(huì)松

（冀中能源峰峰集團(tuán)辛安礦，河北邯鄲056200）

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）在兩年多的施工過程中，對(duì)施工中常見問題與對(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。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)入目的層來說就相對(duì)比較容易。

3 造斜段穿過2#煤或煤系地層時(shí)鉆井液漏失

工程施工過程中有兩個(gè)鉆孔出現(xiàn)鉆孔過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)過程中判層問題

根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為水平段鉆進(jìn)過程中，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隨鉆測斜儀（帶伽馬探管）在石油勘探中應(yīng)用主要目的是通過伽馬值的高低，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 注漿過程中的漿液比重、流量、泵壓等參數(shù)調(diào)整問題

在前幾個(gè)鉆孔注漿（含注漿堵漏）的過程中，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。

表1 常見單液水泥漿的基本性能表

純單液水泥漿存在初凝、終凝時(shí)間長，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）?？煽闯觯恋砦鏊芸?，最終析水率達(dá)68%。

圖1

施工過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。

表2 黏土水泥漿的析水率

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程中，漿液過早沉淀，堵塞鉆孔，降低鉆孔可注性。

6 結(jié)語

辛安礦自從施行地面區(qū)域治理工程以來，效果顯著，工作面實(shí)現(xiàn)了安全無水害快速掘進(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)。