方莊二礦聯合封堵23二車場及南正前疏水降壓孔技術研究

■李 博，曹新正 ■河南能源化工集團方莊二礦，河南 焦作 454360

方莊二礦23采區二車場及南正前報廢鉆孔均位于我礦23煤柱工作面上部，標高位于－168．2～－250．0m水平之間，工作面地質構造較簡單，為單斜構造，煤層傾向 111°～119°，傾角 21°，煤層厚度平均5．5m。23二車場治水巷L8灰巖最大水壓為1．50MPa，煤層底板到L8灰巖隔水層厚度平均為38m，突水系數為0．039，無突水危險。

1990年左右，我礦在開采23采區上部兩翼回采工作面時，為了確保兩翼工作面在回采時不發生底板突水，在23煤柱上部施工多個疏水降壓孔，大多數疏水降壓孔時間較長或經封堵后枯竭無水，但23二車場(編號1、2號)及南正前疏水降壓孔(編號3號)鉆孔水一直向外流水，水量較大，且孔內套管已斷裂(斷裂位置不詳)，給23煤柱工作面的回采帶來了影響。隨著礦井資源的枯竭以及開采成本的居高不下的現狀，為了降低礦井排水費用且為工作面的安全回采提供保障，經礦領導研究決定，對1、2、3號鉆孔進行封堵。

23采區二車場報廢鉆孔突水點水量大，為了防止對下部工作面的回采造成影響，留設了鉆孔保護煤柱，封堵23二車場報廢鉆孔可以解放煤量11萬噸左右。

1 三個報廢鉆孔情況

23采區二車場共揭露兩個報廢鉆孔(編號1、2號，兩個鉆孔相距1．5m)，1 號鉆孔孔口標高 － 247．2m，孔口坐標:X：38446175．0、Y：3915205．0，2 號鉆孔孔口標高 － 247．0m，孔口坐標:X：38446175．7、Y：3915204．0，兩個鉆孔水量合計約1．6m3/min;23煤柱南正前疏水降壓鉆孔(編號3號)位于23煤柱上部，鉆孔孔口標高－168．4m，孔口坐標:X：38446412．3、Y：3915261．1，鉆孔現水量約0．05m3/min(原水量0．6m3/min)。

由于這3個鉆孔施工時間較長等其他原因，其原始資料均無法找到。

2 處理方案及施工工藝

(1)首先，由于這三個報廢鉆孔均位于23煤柱工作面內，且時間較長，部分巷道已不成形或塌死，因此需要修理和掘進巷道至報廢鉆孔處，然后才能對報廢鉆孔進行處理。此次共修理巷道214m，掘進巷道112m，最終揭露這三個報廢鉆孔。

(2)找到報廢鉆孔后，對這兩個報廢鉆孔的套管斷裂位置進行處理，我礦在處理鉆孔套管斷裂方面有兩次成功的經驗?，F針對23二車場及南正前報廢鉆孔采取如下方案:①以鉆孔為中心，下挖深度為1．5m。找出報廢鉆孔的套管斷裂位置后，針對1、2號鉆孔使用Φ89mm套管盡可能多的下入到斷裂的Φ108mm套管內(1號鉆孔下入14m，2號鉆孔下入9m)，并在套管斷裂處下入經過加工的套管(在Φ89mm套管外壁用電焊鋪出長度300mm，直徑108mm的圓柱體，然后經過車床加工成上端直徑108mm、下端直徑89mm的圓錐體，在圓錐體的上端焊接Φ108mm接箍、法蘭盤)，然后使用Φ127mm套管加工的兩半卡箍墊皮對接口處進行加固。加固好后在法蘭盤上加裝高壓截門。②對斷裂套管處理好后，對鉆孔周圍進行徹底的予制加固。并且對1、2、3號鉆孔采取下部打地錨、上部打木點柱支撐，防止鉆孔在下一步注漿過程中受壓被頂出(對斷裂套管的處理方法見附圖1)。③然后采取對1號疏水孔(水量較大，約1．3m3/min，水壓1．5MPa)連接注漿管路進行注漿封堵(先將2、3號鉆孔截門進行關閉)，注漿過程中按照注純水泥漿(比重控制在1．16，單孔注漿結束標準:泵量在80L/min以下，注漿壓力不小于6MPa)的要求進行封堵。④每班放專人觀測一水平南正前3號孔、2321泄水巷8號疏水孔、2321工作面水量變化情況，若2321工作面或其他相鄰區域出現底鼓或漏漿現象時采取間歇式注漿，并加入骨料(大豆、海帶、沙、木屑等)進行注漿，確保注漿效果。⑤1號鉆孔注漿達到要求后，2號鉆孔打開截門后幾乎無水。最終1號鉆孔注水泥201．2t，粘土 62．5t，合計注入干料 263．7t。⑥3 號鉆孔關閉截門前幾乎無水，1號孔注漿結束后打開后水量增加至1．2m3/min，水壓1．5MPa。然后對3號孔連接注漿管路進行注漿封堵，最終3號鉆孔注水泥293．4t，粘土 4．3t，合計注入干料 297．7t。⑦本次聯合封堵工程注入水泥合計為 494．6t，粘土合計為 66．8t，干料合計為:561．4t。

3 封堵工程后所產生的經濟效益

(1)解放煤量產生的效益。通過封堵，解放鉆孔保護煤量共計11萬噸，緩解了礦井接替的緊張局面，延長礦井的服務年限。

(2)排水電費比較。通過封堵后，這兩個報廢鉆孔基本無水，封堵水量:1．6m3/min+1．2m3/min=2．8m3/min=2．8m3/min ×60=168m3/h

計算年度節約排水電費:方莊二礦二水平泵房排水高程650m，每年可節約排水電費為:

168m3/h×650m/100m×0．5度 ×0．59元/度 ×24小時 ×365天 =282．2 萬元

(3)本礦鉆探隊施工與外包隊施工相比較。本次注漿堵水工程全部由本礦鉆探隊人員進行施工，經初步測算，本礦鉆探隊施工比外包隊施工至少可節省支出200萬元，企業增效益、員工得實惠。

(4)對礦井生產影響比較。通過對三個報廢鉆孔的封堵，將為23煤柱工作面的回采提供保障，保證礦井回采工作面的正常接替，同時消除礦井潛在水害威脅。

(5)其他經濟效益。①減少了礦井無效排水，增強了泵房排水抗災能力。②鍛煉了本礦的地質技術人員及鉆探隊伍，在處理鉆孔套管斷裂方面積累經驗，有充分推廣、借鑒作用。③減少礦井排水量，相應減少環境保護費用。

［1］邵玉強;采面過封閉不良鉆孔開采安全性的評估方法［J］;山東煤炭科技;2008年06期．