趙固二礦14030工作面下20—9孔事故處理淺析

丁榮飛

【摘 要】趙固二礦屬第四系、新近系全覆蓋區(qū)。礦井地層主要有奧陶系中統(tǒng)馬家溝組、石炭系上統(tǒng)本溪組和太原組、二疊系下統(tǒng)山西組和下石盒子組、新近系、第四系。

【關(guān)鍵詞】趙固二礦；14030工作面；鉆孔事故處理

礦井主采二疊系山西組二1煤層，為單一近水平煤層，煤層傾角4～10°，厚度4.73～6.77m，平均6.16m，煤層埋深大，沖積層厚，基巖薄，礦壓顯現(xiàn)明顯。礦井水文地質(zhì)類型為復(fù)雜型，全礦井預(yù)計(jì)正常涌水量1970.13m3/h，預(yù)計(jì)最大涌水量2561.17m3/h，目前礦井實(shí)際涌水量314.16m3/h。

一、井田含水層分析及造成礦井突水的主要因素

礦井含水層自上而下分為以下幾層：第四系礫石、細(xì)至中砂含水層，新近系砂、礫石含水層、二1煤頂板砂巖含水層、太原組上部灰?guī)r含水層、太原組下部灰?guī)r含水層、奧陶系灰?guī)r巖溶裂隙含水層。井田隔水層自上而下分為新近系粘土、泥質(zhì)隔水層及二疊系砂質(zhì)泥巖與泥巖隔水層、二1煤底板砂、泥巖隔水層、石炭系太原組中段砂泥巖隔水層、本溪組鋁質(zhì)泥巖隔水層。

L8灰?guī)r含水層為二1煤層底板的主充水含水層，水壓高且富水性較好，礦井建礦以來(lái)共發(fā)生5次突水，突水量42～438m3/h，均為L(zhǎng)8灰?guī)r含水層水，該含水層在斷層破碎帶還可接受下部L2、O2灰?guī)r充水。

二、礦井常見(jiàn)水害分析及鉆孔事故初步處理情況

L8灰?guī)r含水層為礦井內(nèi)二1煤層的主充水含水層，是造成礦井突水的主要含水層，采掘前必須對(duì)工作面底板實(shí)施注漿改造，將L8灰?guī)r含水層改造為隔水層或弱含水層，經(jīng)評(píng)價(jià)合格后方可進(jìn)行回采。

14030工作面位于礦井西部，是礦井下一步主要生產(chǎn)工作面，北側(cè)主要為西軌道大巷、西膠帶大巷、西回風(fēng)大巷及F17-1斷層，東側(cè)為已回采完畢的14021工作面，南鄰F18斷層，西側(cè)為未開(kāi)采區(qū)域。開(kāi)采標(biāo)高為-660m～-752m，14030工作面上順槽長(zhǎng)2130m，下順槽長(zhǎng)2293m，切眼長(zhǎng)205m。工作面內(nèi)二1煤層平均厚6.4m，煤層傾角4°～6°。

14030工作面設(shè)計(jì)底板注漿加固及改造鉆孔335個(gè)，預(yù)計(jì)總進(jìn)尺57996m，其中下順槽20號(hào)鉆場(chǎng)設(shè)計(jì)鉆孔9個(gè)。其中下20-9孔為過(guò)巷鉆孔（從巷道下部穿過(guò)，見(jiàn)下圖），施工過(guò)程中因巷道底鼓造成鉆孔兩級(jí)套管均彎曲變形、斷裂，若不及時(shí)處理將形成人為導(dǎo)水通道，誘發(fā)突水。

14030工作面下順槽20-9鉆孔設(shè)計(jì)方位260°，傾角-44°，孔深147m，一級(jí)套管（φ127mm）15.48m，二級(jí)套管（φ108mm）32.96m，該孔于2019年1月6日16點(diǎn)班終孔，水量7m3/h，水壓4.5MPa，累計(jì)注漿30.14t，1月13日0點(diǎn)班，一次復(fù)孔驗(yàn)收水量0.2m3/h，水壓4.5MPa，地面注漿期間，鉆場(chǎng)口、靠近巷道下幫底板出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象，停注，于1月16日0點(diǎn)班進(jìn)行透孔，發(fā)現(xiàn)套管在6.5～7m處變形，隨即配帶φ89mm巖芯管取芯2m，取出φ108mm套管接箍一片，之后換φ89mm導(dǎo)向順孔下設(shè)φ89mm套管30.9m，并進(jìn)行固管，巷道及鉆場(chǎng)內(nèi)出現(xiàn)多處漏漿，因此判定該孔φ127mm一級(jí)套管也變形、損壞，在對(duì)φ89mm套管進(jìn)行第4次固管時(shí)，注入孔壁的漿液立即從孔芯返出，由此判定φ89mm套管已損壞。

根據(jù)上述推斷，決定在下20-9鉆孔一側(cè)施工新1（下20-9補(bǔ)）鉆孔，依據(jù)下20-9實(shí)際施工參數(shù)，對(duì)新1鉆孔進(jìn)行開(kāi)孔，方位角259°，傾角-44°，預(yù)計(jì)在下20-9孔深35.5m處穿通。兩孔穿通后，通過(guò)新1鉆孔井下注雙液漿、骨料等，封堵下20-9鉆孔上半部分，然后，繼續(xù)注純水泥漿，封堵下20-9鉆孔及新1鉆孔。

新1鉆孔下設(shè)φ146mm護(hù)煤管6.18m，下設(shè)一級(jí)套管（φ127mm）18.54m，下設(shè)二級(jí)套管（φ108mm）22.66m，鉆進(jìn)至35.5m時(shí)，鉆孔無(wú)穿通、出水跡象。繼續(xù)鉆進(jìn)至105m，出水0.5m3/h，鉆進(jìn)至127m，鉆孔水量無(wú)增大現(xiàn)象。之后，通過(guò)地面注漿泵向孔內(nèi)壓水，壓通下20-9和新1鉆孔。起初，2個(gè)鉆孔導(dǎo)通不理想，分別對(duì)2個(gè)鉆孔進(jìn)行井下注漿，均未達(dá)到預(yù)期效果。之后，通過(guò)透孔、再次壓裂，擴(kuò)大鉆孔導(dǎo)通裂隙。發(fā)現(xiàn)鉆孔水均由新1鉆孔涌出，水量9m3/h，下20-9鉆孔無(wú)水，巷道涌水量約0.5m3/h。關(guān)閉新1鉆孔時(shí)，鉆孔水自下20-9鉆孔涌出，巷道涌水量增大到2m3/h，對(duì)下20-9、新1鉆孔分別注漿，巷道內(nèi)均有跑漿、漏漿現(xiàn)象。特別是對(duì)下20-9鉆孔的注漿，效果非常不理想，一方面是巷道有跑漿、漏漿現(xiàn)象，另一方面是注漿后對(duì)下20-9透孔7m即有水涌出，充分說(shuō)明，漿液未注入鉆孔。根據(jù)兩孔情況分析，決定在下20-9鉆孔后0.4m處施工新2鉆孔，方位角260°，傾角-43.5°，下設(shè)護(hù)煤管（φ146mm）8.24m，一級(jí)套管（φ127mm）22.66m，二級(jí)套管（φ108mm）28.84m，均采用雙液漿固管，以提高工效，但必須保證二級(jí)套管試壓合格。新2鉆孔鉆進(jìn)出水或者壓裂與下20-9鉆孔進(jìn)行導(dǎo)通，打開(kāi)下20-9鉆孔和新1鉆孔，通過(guò)新2鉆孔井下注漿并添加玻璃水、鋸末封堵新1、新2鉆孔，但效果不佳，巷道漏水、漏漿情況不變。

三、事故最終處理措施

組織施工區(qū)隊(duì)分析后，決定對(duì)新1孔進(jìn)行透孔，目的為將出水點(diǎn)水量通過(guò)裂隙通道從新1鉆孔進(jìn)行卸壓疏放，有助于下一步下20-9注漿封堵。然后沿下20-9方向（方位290°）在巷道內(nèi)挖設(shè)深度2.5～3m，寬度2.5m，長(zhǎng)度約3m的泵坑，目的暴露該孔斷裂位置（孔深6.5～7m段），之后將下20-9孔套管變形處用鋸弓切斷，起出孔口法蘭盤(pán)到套管變形位置部分套管，然后在下20-9孔剩余部分套管內(nèi)再下設(shè)一趟φ89mm套管，將套管進(jìn)行固定（詳見(jiàn)后附固定鉆孔結(jié)構(gòu)示意圖）后對(duì)該孔內(nèi)進(jìn)行注漿封孔，注漿使用單液水泥漿，水灰質(zhì)量比為1：0.3～1：1.48，先稀后稠，注漿壓力不得高于15MPa。

四、結(jié)論

采取開(kāi)挖對(duì)應(yīng)鉆孔位置巷道底板，切斷套管變形斷裂位置，重新下入直徑更小的套管進(jìn)行高壓注漿封孔等方式，處理了事故鉆孔，確保了防治水工程質(zhì)量。

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