瓦斯抽放鉆孔涌水綜合治理技術實踐

王 倫

（山西潞安礦業（集團）高河能源有限公司，山西 長治 047100）

煤礦廣大技術人員針對探放水鉆孔孔口管路固定進行了廣泛的研究，也取得了一定的效果，但是，由于瓦斯抽放鉆孔布置層位、方位的特殊性，且其周邊瓦斯抽放鉆孔因抽采負壓易引起煤體破碎，以及后期可能和工作面采空區導通等，極易導致孔口管路封孔固結不嚴、后期涌水增大而出現安全事故，故需對其采取可靠的治理技術。

1 概況

高河煤礦生產規模為600萬t/a，開采3號煤層，煤層底板標高為334.35～579.25m，埋深為300～570m。高河礦在W4307回風順槽施工132-1#瓦斯抽放鉆孔（鉆孔位置見圖1所示），在施工至118m處時見巖發生出水，出水量達20m3/h。該鉆孔傾角+7°，方位角139°，鉆孔直徑為94mm。瓦斯抽放鉆孔打鉆開孔位置在巷幫距底板2m處，未下套管，現水量穩定在28m3/h，出水后沒有移動施工鉆機。根據揭露地質資料顯示，132-1#鉆孔在123m處存在Fw-159逆斷層，走向北偏西25°，傾向北偏東65°，傾角51°，落差18m。結合鉆探出水情況預計132-1#瓦斯抽放鉆孔與3#煤底板太灰水導通，出水鉆孔處標高+512m，該區域平均奧灰水頭標高為+650m，取水壓為1.38MPa。

圖1 瓦斯鉆孔位置示意圖

2 治理技術

2.1 治理目的

由于132-1#瓦斯抽放鉆孔可能與3#煤底板太灰水導通，水壓1.38MPa，為保證該鉆孔的放水效果，防止后期涌水量突然增大而出現安全事故，造成傷人、淹井等，需對該出水鉆孔進行有效的治理。由于該瓦斯抽放鉆孔在打鉆施工過程中出水，為防止退鉆后造成涌水事故，在不起拔原有鉆孔鉆桿的同時對鉆孔進行下套管固管并在孔口安裝閥門，對鉆孔出水進行有效管制，恢復放水效果

2.2 施工技術工藝

（1）設備參數

充分利用井下現有的鉆機設備進行鉆孔擴孔施工，并采用泥漿泵進行注漿封孔固管。鉆機采用DY4000S型全液壓坑道鉆機，鉆機尺寸（長寬高）2380mm×1300mm×1520mm，鉆機功率55kW，主機重量為1500kg，泵站重量為750kg，操縱臺重量為190kg，額定工作電壓為660V/1140V；注漿泵BW-250型泥漿泵，功率22kW，額定工作電壓660V/1140V。

（2）鉆孔擴孔

①利用現場鉆機將孔內鉆桿切開至距離孔口位置500mm，用套孔鉆桿沿鉆桿方向擴孔。

②開孔孔徑為Ф173mm，利用Ф146mm套孔鉆桿前端裝Ф173mm鉆頭進行擴孔，擴孔長度11m后取出，下入Ф170mm止水器攜帶Ф146mm控水管至孔底，套管長度為10m，然后Ф168mm控水管再隨著Ф146mm控水管下入，打開止水器，安裝Φ146mm控水管與Φ168mm控水管相間環狀間隙專用注漿裝備，從Ф146mm和Ф168mm控水管中間往里旋轉式翻漿，漿液從Ф168mm控水管外壁翻出。

③透孔孔徑為Ф133mm，利用Ф108mm套孔鉆桿前端裝Ф133mm鉆頭進行擴孔，擴孔長度21m后取出，下入Ф130mm止水器攜帶Ф127mm控水管至孔底，套管長度為20m，然后Ф127mm控水管再隨著Ф108mm控水管下入，打開止水器，安裝Φ127mm控水管與Φ108mm控水管相間環狀間隙專用注漿裝備，從Ф127mm和Ф108mm控水管中間往里旋轉式翻漿，漿液從Ф127mm控水管外壁翻出。

④擴孔要求：在進行鉆孔擴孔時，鉆進速度不宜過快，應采用勻速慢進的方法，并時刻觀察鉆孔返水情況。遇到鉆孔返水量變小、不返水等鉆孔返水量突變等現象，已經擴孔鉆孔供水不正常時，必須退鉆，等鉆孔返水恢復正常才可繼續鉆進，不允許干式鉆進。

（3）注漿固管

安裝套管后開始注漿固管施工，主要包括以下步驟：

①施工前準備好注漿設備、材料、管路等。為保證注漿效果，觀測注漿壓力，需在注漿泵安裝壓力表，量程不小于10MPa，預備攪拌棍、攪拌鐵皮桶及封孔固管注漿材料，并提前準備好孔口套管和高壓膠管的變徑接頭，在孔口管焊接Ф12mm鋼管用變徑接頭與注漿用高壓膠管連接。

②進行鉆孔沖洗施工，將鉆具下入注漿孔底，連接清水沖洗鉆孔，時間10～15min，每個注漿孔注漿均需延長注水沖孔時間，盡可能將孔底沖洗干凈。

③注漿采用孔外注漿方式，在準備好的鐵質水桶內攪拌漿液，用人工攪拌法完成漿液配制。先按比例往水箱注入一定量清水，然后緩慢倒入封孔材料，水與封孔材料配比重量為1:1.5，注漿前須進行嚴格的計算，一定要保證漿液用量。

④當注漿泵上壓力表達到3MPa時，開泵注漿。漿液通過套管與煤壁之間的空隙壓進，從套管內反出漿液后停止注漿。

⑤注漿結束后，及時清洗注漿泵。

（4）透孔試壓

采用Ф133mm、Ф94mm套孔鉆頭分別對兩級套管進行透孔測壓，如壓力達不到要求必須進行復注，固管壓力不低于3MPa，穩壓30min。

（5）耐壓試驗及安裝閥門

瓦斯抽放鉆孔擴孔及注漿固管施工結束后，在鉆孔孔口安裝法蘭、四通、分水閥、注水測壓閥、壓力表等鉆孔測壓系統對鉆孔進行耐壓試驗。要求試驗時孔口壓力不小于3MPa，穩壓時間不少于30min，試驗鉆孔周邊無泄漏水，壓力穩定，水池內的水降耗不超10%合格后方可安裝孔口閥門。

3 效果分析

采用以上技術措施對132-1#瓦斯抽放鉆孔打鉆出水后進行治理，通過對瓦斯抽放鉆孔擴孔后安裝孔口管和注漿封孔固管，在不起拔現有鉆孔鉆桿的情況下，解決了瓦斯抽放鉆孔出水治理時孔口管的安裝和封孔固結問題，保證了孔口管路的固結效果。在瓦斯抽放鉆孔安裝閥門并進行放水的過程中，鉆孔沒有出現破壞，孔口管固定牢固，沒有出現松動，鉆孔關閉封堵嚴實，未出現滲水和涌水現象，試驗表明瓦斯抽放鉆孔固結及放水效果良好。

4 結語

結合瓦斯抽放鉆孔施工區域地質條件，對瓦斯抽放鉆孔揭露的斷層與含水巖層的水力聯系進行分析，推斷了高河礦W4307回風順槽瓦斯抽放鉆孔出水原因。為了保證該鉆孔的放水效果，防止后期涌水量突然增大而出現安全事故，采用井下現有設備，在不起拔孔內鉆桿的情況下進行鉆孔擴孔、安裝孔口管、注漿固管并安裝閥門控制放水，在放水過程中鉆孔沒有出現破壞，孔口管壁沒有出現滲水和涌水現象，保證了瓦斯抽放鉆孔孔口管路固結和放水效果。