封孔法在矿井开采钻探中的应用探析

2018-01-29张峋峰

世界有色金属 2018年19期

张峋峰

（河南省煤田地质局二队，河南洛阳 471000）

1 封孔的目的

没有经过钻探施工的矿层与矿产并不会和大气接触，并且矿层与矿产之间也并不会相互连通。在进行矿区勘探的过程中，通过钻探施工可以使这一情况发生改变。每个钻孔穿过不同的矿层和矿产便可以相互串通起来，由此便可以形成一根根注水管道[1]。进行封孔的主要目的就是应用砂浆来对钻孔进行封闭，通过这样来使止水的目的得以实现。基于这种情况在对勘探区施工钻孔的过程中必须进行认真的封闭，而且钻孔封闭的效果直接影响到钻井生产的安全性。

2 封孔的要求

结合本矿区的实际地质矿层情况和地质队的相关经验，并且对正在开发的矿井进行一定的考察，地质技术人员对于风控要求提出了以下几点要求：第一，在封闭孔段从孔底位置向上封第一矿层以上的三十米到五十米。第二，所采用的封闭方式大都是应用基岩孔段全封闭的方法。在矿区之间超过八十米或者覆盖层的底部距离第一层媒超过一百米之后可以对覆盖层底部以及各媒组进行分段封闭。所选的封孔材料为325号以上的不失效和不变质的硅酸盐水泥。对细砂和水泥以1：1进行配比。对孔口封闭2m且对标志桩进行埋设。

3 封孔材料和用量的计算

（1）钻孔竣工电测之后由相关的地质技术人员将封孔设计书下达，相关的技术人员结合设计的要求来对封孔的方法加以确定，并且对封孔的材料数加以计算[2]。相关的供应部门需要将一些质量合格的足够数量封孔料派送到机场，机台根据相关的操作要求和设计要求来进行封孔。

（2）在对封孔材料用料进行计算的过程中以1（水泥）：1（砂）：0.7（水）的比例来对砂浆进行配制。

封闭段距实际需要砂浆重量的计算：QI为0.785D2KLVkg：D所表示的为标准孔径，K表示的为超径系数（取1.2-1.3），L表示的是封闭段距的具体长度，V表示的是砂浆的相对密度（取1.94）。

所需水泥重量的计算公式为Q2=Q1/N1+N2+N3.其中N1、N2、N3分别表示的是水泥和砂子以及水的比例系数。

所需细砂子的重量计算公式为Q3=Q2×N2，

所需水的重量计算公式为Q=Q3×N3

（3）对于钻具与设备需要再进行以此较为认真的检查，由此来使泥浆泵的工作效率得到保障，并且保证钻具和管线较为畅通，并且最大程度上保证接头密封的效果。

4 封孔工艺过程

（1）在将准备工作做完之后便进行下钻进行封孔，如果下钻遇到阻力的情况下需要应用一些有效的方法，由此来使孔内更加畅通。钻具一定要下到封闭孔段的位置，不得超过半米的距离[3]。避免由于中途灌不能比重大进行应用而出现下行造成无法对下部分孔段进行封闭。如果有一个钻孔且终孔的孔深达到428.43m，实际封闭的深度达到411.57m则其下为放空孔段，其主要原因是因为并没有将封闭孔钻下放到孔底的位置。

（2）在完成封孔钻具下方之后需要用粘度为18s的稀泥浆来进行替浆洗孔，进行洗孔的过程中需要注意到覆盖孔段的护孔问题。

（3）在对水泥砂浆进行配制的过程中要对1（水泥）：1（细砂）：0.6（清水）的配比进行地表试验，保证其可泵性符合要求，并且具有较好的凝固效果。将砂浆比重控制在1.95到2.05的范围之内，在进行现场配浆的过程中需要对水灰比进行严格的控制。水泥芯之中的砂粒分布较为均匀，但是分选并不明显。而在另一个钻孔之中由于机台计算出现错误，并且并没有对水灰比进行严格的控制，待到孔砂料侯凝之后的分选则比较明显。

配讲方法：先将计算好的配浆清水注入到加入器之中，并保证搅拌的均匀效果。

最后一边搅拌一边缓慢的将细砂加入其中，进而来使其较为均匀。具体的搅拌方法可以采用喷枪搅拌或者人工搅拌。尽可能的一次完成配浆，由此来做到一次灌完。避免需要多次配浆和多次灌注。某孔就是一次性的将配浆完成，在该孔径侯凝达到20天之后再对全孔进行透检，结合取出的水泥芯发现在115的封闭孔段之中上下的凝固效果比较理想，而且并没有间断放空的问题发生。而在另一个钻孔之中由于进行了两次配浆和灌注而使封闭的孔段之中出现了16m的凝固间断。在另一个钻孔之中也是因为金星了多次配浆和灌注而造成了外凝固的间断问题。

5 封孔施工组织方法

5.1 编制封孔设计书

在钻孔经测井之后相关的地质技术人员需要结合钻探和测井来对矿层的厚度进行确定，并且对各个断层破碎带和采矿层等地质设计的要求的封闭层段提出需要进行封闭的地层厚度，并且对封孔设计书进行有效的编制。

5.2 材料规格与相关的操作方法

由相关的钻探技术人员结合测井对钻孔孔径资料进行提供，并且对封孔过程中所需材料的数量进行计算，并且将具体材料的规格以及相关的操作方法提出来，随后再通过项目技术来进行审核，随后再将其交给钻机机长进行执行。

对监督指导进行强化，将封孔记录做好。对于封孔层要求较为特殊的钻孔需要相关的钻探技术人员到现场进行技术指导和现场监督，并且由钻机的机长进行统一的指挥。相关的记录人员需要对封孔过程中的每一个工序以及冲孔的相关情况进行记录，并且对封闭矿层进行编号，将起止深度以及钻具深度进行记录。

6 注意事项

①封孔下钻前需要对泥浆泵做出全面检查，检查泥浆泵的运转是否正常，并且要保证钻杆和管路的畅通性，检查各个接头是否具有较好的密封效果，还要查看是否有漏水的现象存在。②尽可能在白天进行钻孔封闭操作，机长需要在现场进行统一的指挥，并且对于各个人员进行明确分工。③必须对下入孔内的钻具进行丈量，并且对其进行较为详细的记录。一定要将钻具下入到封闭段，与孔底之间的距离不可以超过1m，最好将其控制在60cm。④在对矿浆进行配制的过程中一定要严格的按照封孔进行设计，在计算好的水中逐次加入进行均匀搅拌，并且再加沙进行均匀搅拌。