綜放工作面過新近系封閉不良鉆孔技術研究

鄭瑞良 趙 健 王若松

（山東新巨龍能源有限責任公司，山東 菏澤 274918）

2303N工作面為新巨龍公司-810m水平二采區北翼第三個開采的綜放工作面，工作面一聯巷以北靠近上平巷側（見煤點距上平巷6.5m）存在一個10-3S地面鉆孔，該鉆孔為水文孔，2010年施工，終孔深度1034.89m，終孔層位于18-2煤底板。2303N工作面西部相鄰的2302N工作面在推采至10-3S鉆孔附近區域時，發生了新近系含水層出水現象（含泥沙），最大涌水量116m3/h，累計出水量36151m3，對2302N工作面推采帶來一定影響，分析10-3S鉆孔封閉不良。因此，為保障工作面過10-3S鉆孔期間防水安全，對2303N工作面過鉆孔期間防治水技術進行研究是必要的。

1 研究內容

一是研究2303N工作面10-3S鉆孔附近區域富水性，二是研究工作面過鉆孔期間的防治水措施，確保安全通過。

2 實施方案

2.1 鉆探探查

井下探查共設計鉆孔6個。2016年1月24日～2月29日，在2303N聯絡巷內施工完成了1-2#、3-1#、3-3#探查孔；受施工條件限制，將鉆場位置調整至2303N上平巷，2016年5月6日～6月13日，在2303N上平巷施工完成了1-1#、2-1#、2-2#探查孔。共計完成鉆孔6個，總進尺768m，具體探查情況如下：

（1）1-1#探查孔：方位角342°，仰角60°施工，終孔深度160m，136m見水1.0m3/h，水溫38℃。

（2）1-2#探查孔：方位角327°，仰角45°施工，終孔深度92m，無水。

（3）2-1#探查孔：方位角350°，仰角55°施工，終孔深度160m，145m見水1.0m3/h，水溫38℃，水壓0.4MPa。

（4）2-2#探查孔：方位角350°，仰角37°施工，終孔深度116m，112m見水0.5m3/h，水溫38℃。

（5）3-1#探查孔：方位角319°，仰角45°施工，終孔深度135m，無水。

（6）3-2#探查孔：方位角319°，仰角30°施工，終孔深度105m，無水。

具體施工情況如圖1所示。

圖1 井下探查鉆孔平面布置圖

圖2 2303N聯絡巷鉆孔施工剖面圖

圖3 2303N上平巷鉆孔施工剖面圖

2.2 10-3S鉆孔區域富水性分析

2016年7月份，在井下采用瞬變電磁法對2303N工作面進行了電法物探，10-3S鉆孔區域未發現富水異常區。如圖2、圖3所示。

（1）根據井下探查孔資料分析，施工的6個鉆孔終孔位置覆蓋了10-3S鉆孔周邊區域，其中3個鉆孔無水，3個出水鉆孔中單孔最大水量1.0m3/h。說明10-3S鉆孔區域3煤層頂板導水裂縫帶發育高度范圍內各含水層富水性弱。

（2）施工的6個鉆孔中有2個鉆孔終孔深度高于導水裂縫帶預計線，其中1-1#孔超出導水裂縫帶線18m（垂距），2-1#孔超出導水裂縫帶線10m（垂距）。兩個鉆孔水量均為1.0m3/h，出水點位于導水裂縫帶發育高度以下，其余4個鉆孔終孔位置位于導水裂縫帶發育高度以下，基本無水。分析2303N工作面開采此區域時，正常情況下突水幾率小。

（3）3個出水鉆孔中出水位置均位于基巖段且為清水，水溫38℃。分析出水水源為3煤層頂板砂巖含水層，新近系含水層未發生出水。

（4）根據物探及鉆探資料綜合分析，2303N工作面10-3S孔區域導水裂縫帶高度范圍內含水層富水性弱，工作面開采期間突水幾率小。

2.3 地面電法物探

為了查明10-3S鉆孔區域上方各含水層富水情況，委托河南煤田地質局物探測量隊對2303N工作面區域范圍內進行了地面瞬變電磁法物探，探測控制層位至3煤層底板下30m。結合本次電法物探成果，與2012年進行的地面瞬變電磁（探測控制層位至3煤層底板下三灰含水層）結果對比綜合分析，最大的區別是本次勘探增加了一個C2富水異常區，10-3S封閉不良鉆孔位于該富水異常區內（如圖4所示）。推斷該10-3S封閉不良鉆孔對新近系底部富水異常產生較大影響，改變了地層的含水性。因此，工作面推采過10-3S前必須采取措施進行探查及評價。

圖4 兩次瞬變電磁勘探成果新近系底部富水異常區分布對比圖

2.4 施工探巷

為了進一步查明10-3S鉆孔封閉情況，設計并施工一條鉆孔探巷，共計12m。探巷施工期間嚴格落實超前探查措施，超前距不小于2.0m，確保了巷道掘進期間的防水安全。

2.5 探巷的探測效果

探巷揭露套管后，為了查清套管內充填情況，計劃對套管進行截割，制定了專項安全措施，截割前在套管上焊接了Φ51mm直通，確保出水后可安裝球閥控制涌水。通過施工查明套管內無充填物，僅有殘存的施工時的泥漿，印證了鉆孔封閉不良這一結果。套管截割完成后，在頂端及底端焊接了擋板并對套管內部進行了注漿。

2.6 開采期間處理措施

2303N工作面推采時編制了過10-3S鉆孔專項防治水措施：（1）確定了鉆孔周邊30m不放頂煤的開采方案，極大程度減少了對鉆孔套管的破壞，并減小了工作面開采對鉆孔附近區域頂板巖層的破壞；（2）針對工作面中下部存在低洼點的情況，完善了電泵排水系統，敷設了專門的108mm排水管路，確保了涌水及時排出。

3 下一步安全技術措施

（1）采區設計之前，必須查閱設計采區所能影響到的鉆孔資料，全面了解鉆孔的封閉情況。

（2）對于鉆孔資料不詳、模糊的鉆孔，必須以“封閉不良鉆孔”對待，在設計說明中必須明確提出來，作為視在安全隱患來處理。

（3）在設計中明確告知施工單位，所要揭露的鉆孔數量及位置，以及鉆孔的封閉情況，讓施工單位提前做好應對措施，防患于未然。

（4）在回采或巷道施工過程中，在距鉆孔20～30m時，必須進行探放水工作，以確保施工安全。

（5）在探放水工作之前，必須在作業地點備足封孔材料和排水設備，以備有水時立即排水。

4 結論

通過對2303N工作面過10-3S封閉不良鉆孔綜合防治水技術進行研究，實現了物探、鉆探、巷探全方位結合，對巨厚表土層綜放工作面如何安全通過新近系封閉不良鉆孔實現了全新突破；同時形成了過封閉不良鉆孔的成套防治水技術，為下一步工作提供了經驗及依據。