吾切曲果煤炭预查中钻孔第四系涌水及其治理

陈建洲(青海省第四地质矿产勘查院 810029)

程贺(河南省煤田地质局一队 451150)

青海省木里煤田吾切曲果煤炭预查是依据青海省国土资源厅《关于报送2011年青海省地质勘查基金项目立项建议书的通知》青国土资矿[2010]332号文，青海省第四地质矿产勘查院及时组织人员进行资料收集及综合研究，在此基础上编制“青海省木里煤田吾切曲果煤炭预查立项申请书”于2011年2月青海省第四地质矿产勘查院组织技术人员编制了《青海省木里煤田吾切曲果煤炭预查设计书》。受青海省第四地质矿产勘查院委托，我队承担“青海省木里煤田吾切曲果煤炭预查”项目钻探工作。

我队于2012-2013两年在吾切曲果矿区进行煤炭预查施工。两年内完成近两万米任务。其中涌水严重，对施工造成严重困难的分别有2012年的zk2404、zk1603以及2013年的zk2002、zk2402四个钻孔，占总工作量的20%。

涌水情况主要表现为涌水层位浅、(涌水层多在第四系，自60m到130m不等；)水量大。经过两年的施工，我们针对钻孔涌水问题提出了加重泥浆成孔法、多重套管分水成孔法和高强水泥封闭成孔法三种解决方案。

一、加重泥浆成孔法

用加重泥桨压涌的方法,收到了很好的效果,做法如下:

记录涌水孔深L,侧量涌水量Q,水头高度h。计算所需加重泥桨的密度(P重 ,),重晶石加量(W)

式中:p—水的密度;p原—原桨密度;p石—重晶石密度;;-

.V原—原浆体积;K— 系数。在开始压涌时亢取1.30一1.5 0,若孔深超50 0m,K值应大一些。压涌成功后,降低泥浆密度,使K为1.10左右则可正常钻进。

以zk2404孔为例；采用粘土粉、CMC、纯碱、重晶石粉、腐植酸钾和水配制泥浆,其体积比例为:重晶石粉：黄土：水：CMC：纯碱：腐植酸钾=(100~200)：500：1000：5：3：6泥浆性能:比重为1.40~1.65g/cm3;粘度为35~45s;失水量为5~10mL/30m in;含砂量<7.5

注意事项：

1.保证机械的正常运行,避免涌水层钻进故障停机

机械正常运行,同样是能否解决涌水的一项技术措施,在含水层钻进,如果停机超过3h,地下水就会涌出孔口,主要原因是冲洗液受地下侵蚀造成固相沉淀,密度降低,柱压减小。因此要求钻进过程中消除故障停机,方能保证冲洗液正常循环,有足够柱压力。

2.减少辅助时间

涌水层钻进必须配备1~2套备用钻具,回次终了,钻具提出后,立即下入备用钻具实施钻进,防止时间过长,冲洗液被稀释、沉淀,造成涌水。地面退取心工作须在回次钻进时间内完成,尽可能缩短钻具退心工作的辅助时间。

3.泥浆的添加及调整

在非涌水层钻进,可按正常方法添加,更换冲洗液,在进入隔水层之前,冲洗液密度必须达到1.45~1.50g/cm3,钻进涌水层段冲洗液密度必须达到1.60g/cm3,在此期间禁止更换冲洗液或清除岩屑工作,防止冲洗液密度减少造成涌水。

4.冲洗液存储

在涌水地层钻进,泥浆的存储量必须加大,一般储备6m3以上,一池储备,另一池为正常钻进使用,储备量为3m3左右,密度为1.60g/cm3,备作急用。

加重泥浆成孔法对泥浆要求较高，若钻孔为超千米深孔，长期使用加重泥浆很难控制成本，所以只建议浅孔钻进时采取。

二、多重套管分水成孔法

多重套管：为方便施工，开孔口径应尽量大，例如zk1603孔；开孔采用直径为215mm钻头开孔，然后逐步缩小口径，根据钻孔深度最后一径不宜低于127mm，防止后期施工由于长期钻具击打造成套管折断；直至通过第四系。

分水：为防止上涌水流入泥浆循环系统对泥浆造成破坏，在套管口设置导流装置将水排出井场。

具体实施方法以zk1603钻孔为例：

开孔采用215mm直径钻头开孔，下入直径为194mm套管作为表层套管；继续钻进采用170mm直径钻头钻进至涌水出现位置，下入直径为168mm套管；继续钻进采用152mm钻头钻进至涌水层底部，下入直径为146mm套管；然后在涌水层底部进用地勘水泥行封闭，隔离上部涌水，迫使孔内涌水从146mm套管与168mm套管之间流出地表，使用168mm套管接头加工成压盖形的分水接头连接在168mm套管上部，水便从出水管流到井场外部；最后采用常规方式继续钻进。

多重套管分水成孔法只适用于第四系等浅层涌水，若为深部涌水因成本大幅度增加而不宜采用，同时多层套管分水成孔使钻孔结构较复杂化,同时出现套管起拔困难,矿层段矿芯采取率无法保证。

三、高强水泥封闭成孔法

高强水泥封闭成孔法以zk2002孔为例；具体实施方法为钻进至涌水层段采用水泥封孔，待水泥凝固后透孔至涌水层底部，即用水泥将涌水层井壁进行封堵。由于施工地点地理位置特殊，常规水泥及普通地勘水泥难以凝固，最后使用高标号625高铝水泥成功封孔，使钻孔顺利完成。

这种方法不仅适用于上部涌水，深部涌水也可以应用，且方法简便易行；其唯一缺点是成本较高。

施工如此复杂的钻孔对我们来说还是第一次，最终通过以上方法顺利完成，提高了工作效率，降低了施工成本，为以后施工涌水钻孔找出了一套切实可行的钻进方法。

[1]张成亚，《煤田涌水孔施工实践》，【J】，探矿工程，1992(5).

[2]刘晓阳，《乌库尔其地区钻孔涌水事故综合治理技术》，【J】，西部探矿工程，2005(3).

[3]李军勤，《涌水地层钻进工艺》，【J】，西部探矿工程，2002(3).