趙固二礦14030工作面下20—9孔事故處理淺析

丁榮飛

【摘 要】趙固二礦屬第四系、新近系全覆蓋區。礦井地層主要有奧陶系中統馬家溝組、石炭系上統本溪組和太原組、二疊系下統山西組和下石盒子組、新近系、第四系。

【關鍵詞】趙固二礦；14030工作面；鉆孔事故處理

礦井主采二疊系山西組二1煤層，為單一近水平煤層，煤層傾角4～10°，厚度4.73～6.77m，平均6.16m，煤層埋深大，沖積層厚，基巖薄，礦壓顯現明顯。礦井水文地質類型為復雜型，全礦井預計正常涌水量1970.13m3/h，預計最大涌水量2561.17m3/h，目前礦井實際涌水量314.16m3/h。

一、井田含水層分析及造成礦井突水的主要因素

礦井含水層自上而下分為以下幾層：第四系礫石、細至中砂含水層，新近系砂、礫石含水層、二1煤頂板砂巖含水層、太原組上部灰巖含水層、太原組下部灰巖含水層、奧陶系灰巖巖溶裂隙含水層。井田隔水層自上而下分為新近系粘土、泥質隔水層及二疊系砂質泥巖與泥巖隔水層、二1煤底板砂、泥巖隔水層、石炭系太原組中段砂泥巖隔水層、本溪組鋁質泥巖隔水層。

L8灰巖含水層為二1煤層底板的主充水含水層，水壓高且富水性較好，礦井建礦以來共發生5次突水，突水量42～438m3/h，均為L8灰巖含水層水，該含水層在斷層破碎帶還可接受下部L2、O2灰巖充水。

二、礦井常見水害分析及鉆孔事故初步處理情況

L8灰巖含水層為礦井內二1煤層的主充水含水層，是造成礦井突水的主要含水層，采掘前必須對工作面底板實施注漿改造，將L8灰巖含水層改造為隔水層或弱含水層，經評價合格后方可進行回采。

14030工作面位于礦井西部，是礦井下一步主要生產工作面，北側主要為西軌道大巷、西膠帶大巷、西回風大巷及F17-1斷層，東側為已回采完畢的14021工作面，南鄰F18斷層，西側為未開采區域。開采標高為-660m～-752m，14030工作面上順槽長2130m，下順槽長2293m，切眼長205m。工作面內二1煤層平均厚6.4m，煤層傾角4°～6°。

14030工作面設計底板注漿加固及改造鉆孔335個，預計總進尺57996m，其中下順槽20號鉆場設計鉆孔9個。其中下20-9孔為過巷鉆孔（從巷道下部穿過，見下圖），施工過程中因巷道底鼓造成鉆孔兩級套管均彎曲變形、斷裂，若不及時處理將形成人為導水通道，誘發突水。

14030工作面下順槽20-9鉆孔設計方位260°，傾角-44°，孔深147m，一級套管（φ127mm）15.48m，二級套管（φ108mm）32.96m，該孔于2019年1月6日16點班終孔，水量7m3/h，水壓4.5MPa，累計注漿30.14t，1月13日0點班，一次復孔驗收水量0.2m3/h，水壓4.5MPa，地面注漿期間，鉆場口、靠近巷道下幫底板出現漏漿現象，停注，于1月16日0點班進行透孔，發現套管在6.5～7m處變形，隨即配帶φ89mm巖芯管取芯2m，取出φ108mm套管接箍一片，之后換φ89mm導向順孔下設φ89mm套管30.9m，并進行固管，巷道及鉆場內出現多處漏漿，因此判定該孔φ127mm一級套管也變形、損壞，在對φ89mm套管進行第4次固管時，注入孔壁的漿液立即從孔芯返出，由此判定φ89mm套管已損壞。

根據上述推斷，決定在下20-9鉆孔一側施工新1（下20-9補）鉆孔，依據下20-9實際施工參數，對新1鉆孔進行開孔，方位角259°，傾角-44°，預計在下20-9孔深35.5m處穿通。兩孔穿通后，通過新1鉆孔井下注雙液漿、骨料等，封堵下20-9鉆孔上半部分，然后，繼續注純水泥漿，封堵下20-9鉆孔及新1鉆孔。

新1鉆孔下設φ146mm護煤管6.18m，下設一級套管（φ127mm）18.54m，下設二級套管（φ108mm）22.66m，鉆進至35.5m時，鉆孔無穿通、出水跡象。繼續鉆進至105m，出水0.5m3/h，鉆進至127m，鉆孔水量無增大現象。之后，通過地面注漿泵向孔內壓水，壓通下20-9和新1鉆孔。起初，2個鉆孔導通不理想，分別對2個鉆孔進行井下注漿，均未達到預期效果。之后，通過透孔、再次壓裂，擴大鉆孔導通裂隙。發現鉆孔水均由新1鉆孔涌出，水量9m3/h，下20-9鉆孔無水，巷道涌水量約0.5m3/h。關閉新1鉆孔時，鉆孔水自下20-9鉆孔涌出，巷道涌水量增大到2m3/h，對下20-9、新1鉆孔分別注漿，巷道內均有跑漿、漏漿現象。特別是對下20-9鉆孔的注漿，效果非常不理想，一方面是巷道有跑漿、漏漿現象，另一方面是注漿后對下20-9透孔7m即有水涌出，充分說明，漿液未注入鉆孔。根據兩孔情況分析，決定在下20-9鉆孔后0.4m處施工新2鉆孔，方位角260°，傾角-43.5°，下設護煤管（φ146mm）8.24m，一級套管（φ127mm）22.66m，二級套管（φ108mm）28.84m，均采用雙液漿固管，以提高工效，但必須保證二級套管試壓合格。新2鉆孔鉆進出水或者壓裂與下20-9鉆孔進行導通，打開下20-9鉆孔和新1鉆孔，通過新2鉆孔井下注漿并添加玻璃水、鋸末封堵新1、新2鉆孔，但效果不佳，巷道漏水、漏漿情況不變。

三、事故最終處理措施

組織施工區隊分析后，決定對新1孔進行透孔，目的為將出水點水量通過裂隙通道從新1鉆孔進行卸壓疏放，有助于下一步下20-9注漿封堵。然后沿下20-9方向（方位290°）在巷道內挖設深度2.5～3m，寬度2.5m，長度約3m的泵坑，目的暴露該孔斷裂位置（孔深6.5～7m段），之后將下20-9孔套管變形處用鋸弓切斷，起出孔口法蘭盤到套管變形位置部分套管，然后在下20-9孔剩余部分套管內再下設一趟φ89mm套管，將套管進行固定（詳見后附固定鉆孔結構示意圖）后對該孔內進行注漿封孔，注漿使用單液水泥漿，水灰質量比為1：0.3～1：1.48，先稀后稠，注漿壓力不得高于15MPa。

四、結論

采取開挖對應鉆孔位置巷道底板，切斷套管變形斷裂位置，重新下入直徑更小的套管進行高壓注漿封孔等方式，處理了事故鉆孔，確保了防治水工程質量。

【參考文獻】

[1] 張繼齡，尚衍峰，張民.采掘工程對礦井水文地質的影響[J].山東煤炭科技， 2010（3）：177-179.

[2] 張黎，霍永盛.淺析大眾煤礦水文地質特征及充水因素[J].陜西煤炭，2010（6）：91-93.