[摘　要]　针对井下采煤工作面在回采中揭露的水文地质钻孔,对堵水技术进行了研究与实践,代写硕士论文探索了一种更为经济、实用、先进的堵水方法,避免了水灾事故的发生,对同类事故的处理具有推广应用价值。

 

[关键词]　水文地质孔;水灾;堵水技术

 

 

1．概况
1999年5月7日,江苏省地质矿产厅、江苏省煤炭工业管理办公室联合发文,以苏地管发(1999)020号文件,扬州市人民政府 以扬政发(2000)4号文件,将原属庞庄煤矿的F3-F47断层间山西组资源划给扬州市矿务局王庄煤矿开采。王庄煤矿设计为247采区,2472工作面 为247采区的第二个工作面,位于F3-F47两条大断层之间,为一伪俯斜长壁工作面,开采山西组7层煤,煤层倾角22°~43°,平均25°,煤厚 1•0~5•0 m,平均厚3•0 m,直接顶为砂岩,厚度9•0 m,直接底为粉砂岩,厚度1•2 m。该面采用一次采全高采煤法,高档炮采工艺,正常采用QDZ3150铝合金单体液压支柱和HDJA-1000金属铰接顶梁支护,塑料网接顶,“两采一 准”作业,三、五排控顶,支护密度1•43根/m2,全部垮落法管理顶板。

 

2．揭露钻孔经过及分析
因钻孔资料不全,地质人员将88-3水文钻孔当作普通地质钻孔来预报处理,2004年2月10日早班2472工作面 放炮后揭露该钻孔,因钻孔套管外壁粘有水泥,现场工人误将套管当作封孔“水泥柱”向生技科汇报,致使地质人员认为该钻孔“封孔良好”,2月11日早班,采 矿技术人员下井发现,“水泥柱”为一套管,初步分析为一水文地质钻孔,并电话通知地质人员核查资料。经查实,该钻孔是王庄煤矿1989年西翼太原组补充勘 探的水文地质观测孔,该孔孔口标高36•01 m,孔深329•68 m,终孔为太原组十三灰底板,分别揭露7、9、20、21煤,其中7煤底板深度为126•45 m,Φ108 mm套管由地面下至十灰底板,总长263•04m,钻孔在2472工作面底板标高-90•44 m,地面测得钻孔水位+8 m。十至十三灰抽水试验结果根据抽水试验数据,利用解析法得出涌水量(Q)与水位降深(S)曲线方程为对数曲线型方程:Q=a+blgS。　式中　a—层 流运动部分阻力系数,a=(Q2lgS1-Q1lgS2)/(lgS1-lgS2);b—紊流运动部分阻力系数,b=(Q2-Q1)/(lgS2- lgS1)。最终计算Q=51m3/h,若不及时进行堵水,将会导致水灾事故的发生,并造成重大经济损失。

 

3．地面堵水方案的研究与确定确认88-3钻孔为水文孔后,立即停止工作面开采活动,因顶板下沉及放炮影响,工作面套管上部及下部弯曲变形出现裂 缝,有压力水流出并逐渐加大,为了防止套管继续破坏裂口加大,漏水量增加,必须及时采取有效措施,防止灾害事故的发生。针对这种情况,经反复研究,决定分 两步实施钻孔堵水。
第一步,对钻孔实施加固,防止套管受压突然断裂,发生溃水事故。首先对钻孔周围顶板加强支护,有效地控制顶的下沉量,其次在套管的外围加扎包箍,包箍外罩引水管将水引出并排入水仓。
第 二步,地面注浆堵水。在井下混凝土墙保养8 d后实施地面钻孔注浆堵水。首先在钻孔内下高压胶管,试图至工作面底板以下位置,但高压胶管下至距地面100 m处受阻,无法达到7煤底板以下位置。现场决定抽出高压胶管,直接通过钻孔注单液浆。在注浆2 h后因井下工作面及老塘出现多处跑浆,随后改注双液浆,因比例不当以失败而告终(钻孔上段堵死)。

 

4．井下堵水方案的研究与确定
在地面注浆堵水无效的情况下,决定实施井下堵水。井下堵水技术关键是破管、控制漏水、实施注砂与注浆。
4•1　套管与铁筒间注浆为了控制漏水,必须将套管与铁筒间用水泥浆注满,实际共注入水泥7•5 t,基本达到了预想效果。
4•2　对混凝土墙做强度试验
保养2 d后,通过混凝土引水管进行扫孔,扫孔采用KHYD-40DIA型岩石电钻,使用Φ74 mm火箭钻头,然后用注浆泵进行强度试验,加压至
4•3　透孔控水装置
由于工作面钻孔套管开口位置水压达1 MPa,水量大,局部排水能力小,一旦泄水失去控制,则可能对井下巷道及工作面造成严重影响。因此,必须有可靠的透水控制装置。
该装置的安装采用套管外加固定套的形式,泄水管为2寸无缝钢管,通过安装一高压阀来控制泄水量大小。
4•4　钻透套管技术
4•4•1　钻具组合
能 否钻透套管是井下堵水方案的关键,该技术难度大。首先在地面进行模拟试验,解决钻透技术,主要防止钻杆摇晃跑偏和钻头强度不够,在地面成功模拟试验的基础 上实施井下钻透套管工程。采用特殊的Φ56 mm锥角钻头焊接在Φ42 mm的岩石电钻钻杆上,钻头锥角为30°,长度为30 mm。为防止钻杆下垂、钻孔打偏和钻杆磨损阀门,在Φ108 mm引水管安置一Φ89 mm的无缝钢管并焊接到管壁上,在距钻头30 cm处连接Φ80 mm的扶正器。此设计可保证开孔时,先开小孔,然后逐渐扩大,最后透出Φ56 mm的孔,还可保证钻孔套管的后壁不被打穿。