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1、浅析井下水文孔浅析井下水文孔(CG3)(CG3)出水后封堵及附出水后封堵及附 近底板的注浆加固处理近底板的注浆加固处理摘要:在井下巷道内的水文孔出水及附近底板出水后。首先应对此进行综合分析判断。分析出水的原因,制定出科学合理的施工方案。在施工中发现问题,及时采取应对措施。保证煤矿的安全生产目的。关键词:井下水文孔;出水分析;奥灰水;底板注浆加固霍州煤电集团曹村煤矿十采区井下 CG3 水文孔附近于XX 年 1 月 26 日出水,经钻孔卸压、放水,通过水温、水量变化及水质对比分析,认为该水为奥灰水,出水原因可能是由于钻孔受采动影响使套管破裂造成。为保证生产安全,经矿领导及技术人员分析研究,决定彻底
2、封闭水文孔对底板进行注浆加固并立即实施。一、CG3 水文孔概况该水文孔位于曹村矿十采区 2-103232 作面靠十采区回风巷的一联巷内。该孔于 XX 年 12 月 13 日开钻,XX 年 1 月16 日终孔,孔口位置地理坐标为 x:,Y:,孔口标高,开孔层位位于勰噤底板以下位置,终孔层位为上马家沟组二段,孔深。127mm 套管进入奥灰 2m。换 110 至终孔。一开168ram 套管,二开 127mm 套管,管外水泥返高至孔口,水泥凝固 72 小时后,扫开孔内残余水泥至旋流孔下端进行止水检查。检查方法采用高压注水法,进行耐压试验,注水压力大于 6Mpa(按设计超过水压 2 倍),稳定 30 分
3、钟,耗水量小于 20ml/min,孔口周围不漏水,封孔止水达到设计要求(试压过程有矿技术员在场监测),钻孔质量合格。该孔揭露的含水层有 K2 灰岩、奥陶系峰峰组二段底部灰岩、奥陶系上马家沟组二段上部灰岩。本次勘探放水试验目的层为奥陶系峰峰组和上马家沟组灰岩岩溶裂隙承压含水层。对上部煤系含水层观测完水压、水量后进行分层注浆止水,在进入奥灰前,再对煤系进行套管注浆封闭止水。各含水层数据见下表:二、出水分析XX 年 1 月 26 日 17:15 分井下汇报,十采区 2-1032 正巷靠联巷的井下 CG3 水文孔附近底板出水且从正巷流出,随即矿上安排地质技术员到现场查看。结果技术人员发现主要有三处出水
4、点:顺联巷在孔东端 9m 处出水约 20m3/h,水温28 度;在孔西端 14m 处水量约 2m3/h,水温 28 度;在孔西端36m 处出水量约 1m3/h,水温 26 度。并发现在水文孔周围底板顺巷道走向有鼓裂缝现象。到 1 月 27 日 22 时无明显变化。1 月 29 日打开水文孔阀门约 5 分钟左右后,东端出水点停止涌水,20 分钟左右西端出水点涌水量变小,孔内水温为27 度(排水管口量测),水量约 50m3/h 左右。据上述现象分析:1.从水质、水温及打开阀门观测水量变化认为该水为奥灰水。2.出水原因分析。(1)由于附近 2-1032()工作面采动影响顺巷道产生地鼓,形成一种扭张应
5、力张拔、剪切水文孔套管,使套管某处撕裂或断裂,套管内奥灰水浸入管外地层,导致地鼓加剧而出水。(2)套管轻微破损的同时,造成套管外水泥封闭止水失效。从而造成水沿着地层裂缝涌出。初步分析套管破坏程度有三:套管撕裂没有错位,套管内径不变;套管裂开有小错位,套管内径变化不大,可以下钻;套管断裂错位很大,钻具无法通过。依据常规矿压破坏深度及地鼓往上的拔张力,有可能在 20-40m 范围内某处从丝扣根部较薄弱带把套管撕裂。(3)水温高原因可能是该处为奥灰水滞留带,水循环条件差造成。三、加固处理方案1.首先进行联通试验,从孔口注人加食品红的水,第一次注入量 1m3(即注入水景不超过该孔 127mm 套管的容
6、积),20h 后再注入 1m3,分别记录注入量、时间,记录底板各出水点涌出红色水的时间,进一步直观确定底板出水与水文孔的关系,可初步判断与钻孔联通位置,同时为以后确定浆液凝固时间提供参数。2.如果确定与钻孔有联通,使用探测器具探测该孔的127mm 套管是否完好,如有破损,初步判定破损程度。必要时,采用井下电视准确观测套管破裂位置及破坏程度。依据套管有可能破坏的不同程度,采用不同的处理方法,具体方案如下:方案一:如果套管只是撕裂(破坏程度 1),套管没有错位。在套管破裂处下隔离套管,导出奥灰水,断绝奥灰水与底板出水通道,从管间注浆封闭底板出水通道,同时加固底板。然后从导管口注浆,完全封闭该水文孔
7、。施 VT 期、材料:预计施工工期约 30 天。需要水泥约 60吨左右(表号,原标号为 525),89mm 套管约 80m 及孔口装置。方案二:如果套管裂开有小错位,套管内径变化不大,可以下钻(破坏程度 2)。先修复套管,然后直接下钻杆至管底部(奥灰顶),钻杆底部带止浆塞,首先注入添加重晶石粉的大比重水泥浆,从下部封闭奥灰段,然后再注浆封闭上段钻孔及底板出水点通道,加固底板。施工工期、材料:预计需要 45 天(含设备正常进出井下时间)。预计水泥用量约 80 吨左右,重晶石粉 3 吨左右。方案三:如果套管断裂错位很大,钻具无法通过(破坏程度 3)。采用双液浆控制凝固时间,反复注浆封闭底板出水点,
8、加固-底板。然后从管口注浆封闭水文孔。施工工期、材料:预计需要 45 天(含设备正常进出井下时间)。水泥约 80 吨左右,水玻璃约 1 吨左右。要求:加固水文孔附近出水点底板,彻底封堵水文孔。水文孔奥灰水出水量为零。四、处理方案选择及实施通过利用联通试验,确定底板出水与水文孔有关。利用探孔器及其它辅助工作发现水文孔在米处孔内套管有断裂错位。其它位置未发现异常。产生原因:由采动影响,地鼓往上的拔张应力造成。因此只能选用施工方案三进行作业。施工处理如下:1.钻孔内底板加固注浆:首先通过均衡压力向孔内注入添加速凝剂的稠水泥浆(:1)。经孔内破损处向地层注入了水泥量为 4 吨,候凝 72 小时后进行第
9、二次注浆,水泥量为 4吨,候凝 72 小时。封堵效果不明显;第三次又注了 4 吨水泥。虽个别出水处涌水减弱,但较远处发现了新的出水点。2.补打注浆孔:由于水文孔注浆加固效果不理想,决定在水文孔周边及地鼓破坏处施工四个注浆孔。孔深为 30m左右。注浆孔下人导管孔径为 75mm,孔内下人 73ram 注浆用无缝钢管 15m,水泥封固。第一孔采用双液水泥浆,配比为1:1:(水:水泥:水玻璃);其余三孔为单液水泥浆。灌注封凝72 小时后,进行带压测试,原出水点由三处变为两处,并且出水量明显减小。为了彻底封堵义板各出水点,同时更好的加固底板,决定在水文孔周边再增补打三个注浆孔。孔深仍为 30m 左右,三
10、孔采用单液水泥浆。待水泥浆凝固 72 小时后,进行耐压试验 30 分钟,效果明显,水文孔及附近底板鼓裂处及所有出水点均被封闭信,出水量为零。经过 7 天的水泥养护,再进行带压测试,未出现涌水现象,底板封堵完成。3.封堵水文孔:水艾孔的封堵为一次性作业,即把钻具下到孔内一次性注浆从孔底返到孔口,水泥浆密度/cm3,水泥用量为吨,封闭孔口,封凝 72 小时后,全部封堵工作结束。本工程于 XX 年 2 月 17 日开工,XX 年 4 月 5 日完工,施工历时 48 天。通过一年多的观察,该孔及附近再没有出水,说明封堵方法是正确的,CG3 水文孔的封堵是成功的。五、结语本文所述的工程实例表明,在矿山出现的水文孔封堵及附近底板加固的过程中,各方面应根据“信息法”施工的要求,加强观测。准确分析原因,对症下药,特别是在施工中发现问题后要及时应对处理。只有这样才能确保证问题及时处理,保证煤矿的安全生产。
