動水條件下封堵事故鉆孔技術的應用

摘要：古漢山礦隸屬于河南能源焦煤公司，該礦瓦斯大、水大、礦壓大，是典型的“三高”礦井。底板高承壓水威脅著工作面安全回采，因此工作面回采前對底板含水層進行底板注漿改造顯得尤為重要，但在井下鉆探施工過程中很多情況下鉆孔未到終孔位置時，上部套管在強大礦山壓力作用下發生斷裂；在高水壓作用下，水沿底板薄弱地帶涌出，造成底板突水事故，使生產條件惡化，增加生產成本；采用常規方法難以迅速的將折斷的套管固結牢固。采用雙液化學漿對注漿管環狀空間及圍巖裂隙進行加固，具有快速高效、充填均勻、結石體穩定性好等優點，在實踐中取得良好效果。

關鍵詞：動水 風動化學注漿泵 觀察孔 注漿孔

1 施工地點概況

13091工作面位于該礦13采區西部，上部為13071工作面，下為大巷保護煤柱，東為15采區邊界煤柱，西為13采區機軌上山保護煤柱。據前期鉆探收集水文數據顯示，該工作面承受水壓力較高，個別鉆孔涌水量較大需對底板含水層進行注漿改造，該工作面由里向外共設計施工6個鉆場。2011年6月，在該工作面下風道6號鉆場施工，鉆場共設計施工鉆孔5個，終孔層位為L8灰巖含水層，兩鉆孔孔底間距不超過40m，達到均勻覆蓋含水層。

2 施工地點地質及水文地質概況

該面地質構造簡單，無大的斷層存在；威脅工作面安全回采的主要是底板含水層的高承壓水，古漢山礦主采二1煤，底板主要含水層為L8灰巖含水層，層位穩定，巖溶裂隙及其發育，且富水性極強，厚度平均8m左右，上距二1煤底板35m左右，呈東薄西厚趨勢。13091工作面6個鉆場施工的鉆孔都有不同程度的出水，最大者甚至達到2.5m3/min，水壓3.7MPa；隨著鉆探施工向外推移，底板含水層富水性漸強，施工難度加大，在施工6號鉆場6-1孔時，鉆孔還未達到設計二級套管深度即發生涌水，水量達到1.0m3/min，隨即下設分級套管后進行注漿固結，但大部分漿液都被孔內動水沖散無法及時凝固。

3 提出施工方案

根據施工及鉆場周圍地質情況，在采用常規水泥水玻璃類漿液處理后，達不到預期效果，事故鉆孔給生產帶來嚴重影響。經反復論證并結合實際情況，決定采用化學注漿法對鉆孔套管及其圍巖裂隙進行封堵，達到隔斷動水補給，加固鉆孔圍巖的目的。

4 注漿設備、材料及施工工藝

①注漿設備、材料。選用波雷因PN-2型注漿材料，以及少量催化劑作為注漿材料。波雷因作為有機高分子雙液型注漿材料，通過專用注漿泵和混合槍，將雙組份材料注入到破碎的巖體內，該材料能夠與巖體迅速反應凝固生成高強度、有韌性的固結體，進而在一定程度上對巖體進行加固，或者封堵涌水的裂隙；其優點主要表現為：粘度低、可注性好、反應時間可調節、粘結性及延展性好、結石體強度高、韌性好等。漿液具體配比及技術參數如表1。

②材料原理。兩種化學液體經混合槍混合后迅速反應，經泵給壓壓入受注鉆孔或涌水裂隙，形成完整的不透水且具有一定抗壓強度的結石體，將圍巖裂隙或松散巖層粘結在一起。

③施工方法：先加工一個孔口盤，并在盤上留設兩個輸漿孔分別輸送兩種組分的化學漿液，一個泄壓三通用于泄壓排水；注漿管采用直徑8mm的輕質鋁塑管。為充分縮短反應時間保證漿液不被涌水沖散，還需在孔底一側加工一根混合管，使漿液未達到孔底即發生反應，達到充分反應的目的。

安裝完設備后，可以進行注漿。對于漿液混合方式來說，通常情況下可以分為孔口混合和孔底混合。采用孔口混合時，需要在A、B兩輸漿孔孔口安裝一個Y型三通，在Y型三通內漿液完成混合反應，其優勢主要表現為可以防止漿液還沒反應完全就被水流稀釋，其弊端主要表現為在輸漿管內漿液易形成結石體阻塞注漿管，使得壓力增高無法繼續注漿。采用孔底混合時，漿液進入套管后，在兩銅管孔底進行混合，同時發生反應，對于這種混合方式來說，其優點是防止漿液在輸漿管內形成結石體阻塞注漿管，缺點是易被水流稀釋，初凝時間延長，這一現象通過加入適量的催化劑有所好轉。

隨著注漿泵的不斷壓入，漿液擴散到導水管與折斷套管環狀空間，以及圍巖裂隙中，并且最終漿液凝形成密實的結石體，進而在一定程度上充滿鉆孔環狀空間，充填密實圍巖裂隙后，同時將碎巖粘結在一起，進一步形成不透水層。

5 結論

對于鉆孔套管及鉆孔周圍漏水情況，采用化學漿液分方式進行處理時，漿液能夠均勻擴散、結石率高、結石體不透水，并且能夠對鉆孔周圍松散的煤巖體進行有效的粘結，進而在一定程度上增強圍巖的整體性、抗壓強度等。實踐證明，在大水量、高水壓等復合條件下，通過化學注漿法固管技術，能夠對鉆孔后續注漿施工條件進行有效的改善，為加快施工進度奠定基礎。尤其水文地質條件比較復雜的情況下，通過常規方法難以解決時，化學注漿法固管技術應用價值得以充分體現。

參考文獻：

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