地面區(qū)域治理效果驗(yàn)證技術(shù)研究與實(shí)踐

張會(huì)松

（冀中能源峰峰集團(tuán)辛安礦，河北邯鄲056200）

1 引言

隨著辛安礦216采區(qū)地面區(qū)域治理工程的施工，面臨著開展區(qū)域治理驗(yàn)證工作的實(shí)際問題。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，辛安礦通過對(duì)已進(jìn)行地面區(qū)域治理地區(qū)的水文地質(zhì)條件進(jìn)行綜合分析，采用井下鉆探及物探手段，開展了地面區(qū)域治理效果驗(yàn)證工作，并取得一定的成效。現(xiàn)將辛安礦區(qū)域治理效果驗(yàn)證技術(shù)研究與實(shí)踐過程中的一些體會(huì)與經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，提出適用于薄層區(qū)域治理工程的區(qū)域治理效果驗(yàn)證技術(shù)理論以饗廣大同仁。

2 區(qū)域治理效果驗(yàn)證設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)目的

利用井下鉆探，對(duì)經(jīng)地面區(qū)域治理后的塊段內(nèi)，下伏山伏青、大青灰?guī)r含水層的富水性、隔水層的完整性進(jìn)行探查，進(jìn)而對(duì)地面區(qū)域治理效果進(jìn)行驗(yàn)證和評(píng)價(jià)。

2.2 布孔原則

為保證區(qū)域治理驗(yàn)證孔布置的合理性、科學(xué)性，布置鉆孔時(shí)遵循以下原則：

①依托掘進(jìn)工作面巷道，每200～300m布置一個(gè)鉆場(chǎng)，每個(gè)鉆場(chǎng)布置2～3個(gè)鉆孔,鉆孔在鉆場(chǎng)周圍100m范圍內(nèi)分散布置，最終保證地面區(qū)域治理相鄰鉆孔形成的條帶內(nèi)均有驗(yàn)證鉆孔。

②地面區(qū)域治理鉆孔集中出層段、已發(fā)現(xiàn)的漏失點(diǎn)、斷層破碎帶、區(qū)域治理邊界外圍以及物探異常區(qū)加密布孔，一般周邊60m范圍內(nèi)需布置一組2個(gè)鉆孔。

③區(qū)域治理驗(yàn)證孔設(shè)計(jì)終孔層位為大青煤底板下5m。

2.3 鉆孔結(jié)構(gòu)

鉆孔一開孔徑≥Φ133mm，鉆進(jìn)26m后，下Φ108mm（管外徑）×8mm（管壁厚）×25m（長(zhǎng)度）套管，二開孔徑為≥Φ75mm，裸孔至終孔。若鉆孔開孔穿煤或孔口段在巷道下方穿過時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)增加套管長(zhǎng)度，具體值在鉆孔單孔設(shè)計(jì)中規(guī)定。

3 技術(shù)要求

①孔口套管使用水泥漿固管。水泥漿凝固72小時(shí)后掃孔，進(jìn)行注水耐壓試驗(yàn)，耐壓試驗(yàn)壓力達(dá)到設(shè)計(jì)壓力及以上，穩(wěn)定30min以上，且鉆孔及鉆場(chǎng)四周不漏水為“合格”,否則對(duì)套管重新注漿，直至試壓“合格”。

②套管耐壓試驗(yàn)合格后，孔口必須安設(shè)耐壓大于設(shè)計(jì)壓力的高壓水門。

③區(qū)域治理驗(yàn)證鉆孔在山伏青層位每米取一次巖粉，在小青煤下5～10m至終孔段進(jìn)行取芯鉆進(jìn)，巖芯采取率不小于70%。

④鉆孔施工過程中，要詳細(xì)觀察、收集地層變化情況，見標(biāo)志層（煤或石灰?guī)r）時(shí)要及時(shí)丈量標(biāo)志層位置并及時(shí)填好鉆探記錄。

⑤鉆孔施工過程中出（漏）水時(shí)，須及時(shí)匯報(bào)，停止鉆進(jìn)，要詳細(xì)記錄出（漏）水孔深，觀測(cè)并收集鉆孔穩(wěn)定水量、水溫、水壓或漏失情況等資料。

⑥鉆孔施工結(jié)束后，相關(guān)單位按有關(guān)規(guī)定進(jìn)行驗(yàn)收。驗(yàn)收合格后，施工單位須及時(shí)上交鉆探原始記錄，并根據(jù)生產(chǎn)安排及設(shè)計(jì)要求進(jìn)行封孔。

4 施工技術(shù)要求

4.1 設(shè)備要求

驗(yàn)證孔設(shè)計(jì)單孔孔深一般>135m，為了完成本次鉆探任務(wù)，選擇坑道鉆機(jī)ZLJ-2350、ZLJ-2300B（A）等鉆機(jī)額定鉆探能力≥300m鉆探設(shè)備，并配備BW-320型泥漿泵。

4.2 鉆場(chǎng)要求

鉆場(chǎng)規(guī)格:6m（長(zhǎng)）×4m（深）;鉆場(chǎng)底板要臥到實(shí)底（露出大煤底板），取平，摸頂，保證底板平整，浮煤、渣清理干凈，以及鉆場(chǎng)頂、幫支護(hù)牢靠;鉆場(chǎng)外口處挖沉淀池和循環(huán)池，規(guī)格為：1m（長(zhǎng)）×1m（寬）×0.6m（深），之間間隔0.5m，并留設(shè)水溝，規(guī)格為0.3m（寬）×0.3m（深）;鉆場(chǎng)外口留設(shè)25mm球型閥自壓水管接頭，并留設(shè)電源截路，保證能正常供水供電；鉆場(chǎng)范圍20m內(nèi)要安裝有直通調(diào)度室的電話。

4.3 排水系統(tǒng)

鉆探施工期間預(yù)計(jì)最大涌水量為1.0m3/min，鉆場(chǎng)附近應(yīng)設(shè)有集中排水點(diǎn)，并安設(shè)排水及備用排水能力≥1.0m3/min的排水系統(tǒng)，將涌水經(jīng)排水管路直排至水倉(cāng)。

5 取得的成效

5.1 現(xiàn)場(chǎng)鉆探方面

通過施工區(qū)域治理驗(yàn)證孔，在現(xiàn)場(chǎng)施工鉆探方面取得以下實(shí)踐成果：

①工期。驗(yàn)證孔較普通探查鉆孔增加了注漿隔離、測(cè)斜、取芯等工藝流程，單孔施工工期一般可達(dá)12天/孔。

②成效。通過組織施工對(duì)比，若同一鉆場(chǎng)布置2～3個(gè)鉆孔，進(jìn)行交替作業(yè)可提高鉆探成效，與單孔逐個(gè)施工對(duì)比，可縮減工期2～3天。

5.2 技術(shù)成果

①取芯成果。所有施工的區(qū)域治理驗(yàn)證鉆孔均按要求取芯，通過實(shí)踐，鉆孔在大青灰?guī)r段取芯率可達(dá)70%～90%，砂巖段取芯率較差一般為60%～70%，最低不足50%。單孔取完整巖芯長(zhǎng)度最大可達(dá)70cm，最小為5cm，一般為10～30cm。

②測(cè)斜成果。按照設(shè)計(jì)要求，目前施工的區(qū)域治理效果驗(yàn)證孔僅檢3孔因現(xiàn)場(chǎng)條件影響，未能測(cè)斜外，其余16個(gè)鉆孔均進(jìn)行了測(cè)斜工作，測(cè)斜率94%。鉆孔測(cè)斜成果見下表1。

表1 地面區(qū)域治理驗(yàn)證孔測(cè)斜成果一覽表

由上表1可知，所施工的鉆孔較設(shè)計(jì)軌跡，平面位置和垂直面偏差一般小于10m，僅個(gè)別鉆孔達(dá)到20m。在滿足布孔原則的基礎(chǔ)上，達(dá)到了區(qū)域治理效果驗(yàn)證的目的；鉆孔偏斜規(guī)律為:方位角在90°～270°之間時(shí)，鉆孔方位均按順時(shí)針方向偏移，方位角在270°～360°之間時(shí)，方位按逆時(shí)針偏移，且鉆孔越接近立孔，方位偏差越大。

③水文地質(zhì)探查情況。截止目前共施工驗(yàn)證孔17個(gè)，所有鉆孔均揭露野青、山伏青灰?guī)r含水層，16個(gè)鉆孔揭露大青灰?guī)r含水層。

鉆孔揭露野青灰?guī)r含水層時(shí)基本無(wú)水，也無(wú)漏失情況，野青灰?guī)r含水層富水性極差；鉆孔揭露山伏青灰?guī)r含水層時(shí)，鉆孔單孔最大涌水量為8m3/h，一般為0.1～2m3/h，水位為-286m～-536m，水溫22～23℃，水無(wú)色，伏青灰?guī)r含水層弱富水；揭露大青灰?guī)r含水層時(shí)，鉆孔單孔最大涌水量為6m3/h，一般為 0.1～2m3/h，水位-493～-105m，水溫 21.9～23.5℃，水為褐紅色，為地面鉆孔循環(huán)液水，大青灰?guī)r含水層富水性弱。

6 結(jié)語(yǔ)

通過施工驗(yàn)證孔以及前期物探工作，對(duì)地面區(qū)域治理效果進(jìn)行了驗(yàn)證，表明地面區(qū)域治理工程效果良好，達(dá)到了區(qū)域治理目的，查明了該區(qū)水文地質(zhì)條件，為該區(qū)安全無(wú)水害生產(chǎn)提供了條件。