方庄二矿联合封堵23二车场及南正前疏水降压孔技术研究

2015-11-14曹新正河南能源化工集团方庄二矿河南焦作454360

江西建材 2015年4期

■李博，曹新正 ■河南能源化工集团方庄二矿，河南焦作 454360

方庄二矿23采区二车场及南正前报废钻孔均位于我矿23煤柱工作面上部，标高位于－168．2～－250．0m水平之间，工作面地质构造较简单，为单斜构造，煤层倾向 111°～119°，倾角 21°，煤层厚度平均5．5m。23二车场治水巷L8灰岩最大水压为1．50MPa，煤层底板到L8灰岩隔水层厚度平均为38m，突水系数为0．039，无突水危险。

1990年左右，我矿在开采23采区上部两翼回采工作面时，为了确保两翼工作面在回采时不发生底板突水，在23煤柱上部施工多个疏水降压孔，大多数疏水降压孔时间较长或经封堵后枯竭无水，但23二车场(编号1、2号)及南正前疏水降压孔(编号3号)钻孔水一直向外流水，水量较大，且孔内套管已断裂(断裂位置不详)，给23煤柱工作面的回采带来了影响。随着矿井资源的枯竭以及开采成本的居高不下的现状，为了降低矿井排水费用且为工作面的安全回采提供保障，经矿领导研究决定，对1、2、3号钻孔进行封堵。

23采区二车场报废钻孔突水点水量大，为了防止对下部工作面的回采造成影响，留设了钻孔保护煤柱，封堵23二车场报废钻孔可以解放煤量11万吨左右。

1 三个报废钻孔情况

23采区二车场共揭露两个报废钻孔(编号1、2号，两个钻孔相距1．5m)，1 号钻孔孔口标高－ 247．2m，孔口坐标:X：38446175．0、Y：3915205．0，2 号钻孔孔口标高－ 247．0m，孔口坐标:X：38446175．7、Y：3915204．0，两个钻孔水量合计约1．6m3/min;23煤柱南正前疏水降压钻孔(编号3号)位于23煤柱上部，钻孔孔口标高－168．4m，孔口坐标:X：38446412．3、Y：3915261．1，钻孔现水量约0．05m3/min(原水量0．6m3/min)。

由于这3个钻孔施工时间较长等其他原因，其原始资料均无法找到。

2 处理方案及施工工艺

(1)首先，由于这三个报废钻孔均位于23煤柱工作面内，且时间较长，部分巷道已不成形或塌死，因此需要修理和掘进巷道至报废钻孔处，然后才能对报废钻孔进行处理。此次共修理巷道214m，掘进巷道112m，最终揭露这三个报废钻孔。

(2)找到报废钻孔后，对这两个报废钻孔的套管断裂位置进行处理，我矿在处理钻孔套管断裂方面有两次成功的经验。现针对23二车场及南正前报废钻孔采取如下方案:①以钻孔为中心，下挖深度为1．5m。找出报废钻孔的套管断裂位置后，针对1、2号钻孔使用Φ89mm套管尽可能多的下入到断裂的Φ108mm套管内(1号钻孔下入14m，2号钻孔下入9m)，并在套管断裂处下入经过加工的套管(在Φ89mm套管外壁用电焊铺出长度300mm，直径108mm的圆柱体，然后经过车床加工成上端直径108mm、下端直径89mm的圆锥体，在圆锥体的上端焊接Φ108mm接箍、法兰盘)，然后使用Φ127mm套管加工的两半卡箍垫皮对接口处进行加固。加固好后在法兰盘上加装高压截门。②对断裂套管处理好后，对钻孔周围进行彻底的予制加固。并且对1、2、3号钻孔采取下部打地锚、上部打木点柱支撑，防止钻孔在下一步注浆过程中受压被顶出(对断裂套管的处理方法见附图1)。③然后采取对1号疏水孔(水量较大，约1．3m3/min，水压1．5MPa)连接注浆管路进行注浆封堵(先将2、3号钻孔截门进行关闭)，注浆过程中按照注纯水泥浆(比重控制在1．16，单孔注浆结束标准:泵量在80L/min以下，注浆压力不小于6MPa)的要求进行封堵。④每班放专人观测一水平南正前3号孔、2321泄水巷8号疏水孔、2321工作面水量变化情况，若2321工作面或其他相邻区域出现底鼓或漏浆现象时采取间歇式注浆，并加入骨料(大豆、海带、沙、木屑等)进行注浆，确保注浆效果。⑤1号钻孔注浆达到要求后，2号钻孔打开截门后几乎无水。最终1号钻孔注水泥201．2t，粘土 62．5t，合计注入干料 263．7t。⑥3 号钻孔关闭截门前几乎无水，1号孔注浆结束后打开后水量增加至1．2m3/min，水压1．5MPa。然后对3号孔连接注浆管路进行注浆封堵，最终3号钻孔注水泥293．4t，粘土 4．3t，合计注入干料 297．7t。⑦本次联合封堵工程注入水泥合计为 494．6t，粘土合计为 66．8t，干料合计为:561．4t。