地质构造破碎带内钻孔施工及封孔的实践

摘 要：潘北矿地质条件复杂，地质构造破碎带、裂隙带十分发育，在其中施工钻孔往往由于返水不畅或不返水而落钻，造成钻孔报废、钻杆钻头损失、影响工期等不良后果。如果裂隙带位于孔口位置还会造成封孔不能严、密、实，从而降低瓦斯抽排孔的抽采效果，影响测压孔的测压准确性。文章采取了钻孔施工前向构造破碎带及孔口裂隙带注浆、封孔采用二次带压注浆等方法，取得了较好的效果。

关键词：破碎带；钻孔；封孔

前言

我矿1121（3）工作面上风巷三号钻场距开孔60～90m位置为一构造破碎带，在实际施工过程中虽然采取了诸如使用麻花钻杆、低压力、低速钻进等措施，但在施工至该处破碎带时仍然无法穿越，多次落钻，所有钻孔均未达到设计要求，不得不在上风巷巷帮每隔3m补打一个抽排孔，浪费了大量的人力、物力。1121（3）工作面上风巷五号钻场地质情况、钻孔设计与三号钻场相似，为了避免类似情况的发生，我们采取了钻孔施工前向构造破碎带及孔口裂隙带注浆、封孔采用二次带压注浆等方法，取得了较好的效果。

1 常规的封孔方法及可能产生的弊端

1.1 常规的封孔方法

（1）石门揭煤抽采措施孔、顺层钻孔、采煤面上风巷帮孔、抽采钻孔封孔管采用“双抗”塑料管（直径2.5寸）。顶板走向孔、穿层孔里段也采用“双抗”塑料管，但孔口段采用铁管（测压、地质钻孔封孔采用φ4分铁管）。（2）钻孔封孔长度一般为12米（测压钻孔封孔长度按测压钻孔设计执行）。（3）封孔管前端焊上挡板（挡板直径略小于孔口直径），前段缠绕棉纱（下向孔缠绕海带），用细线绳扎好，将封孔管送入钻孔。封孔管下好后，下入φ4分返浆管和注浆管（上向孔：下入一根长度12米的φ4分返浆管和一根长度2.0米的φ4分注浆管；下向孔：下入一根长度2米的φ4分注浆管和一根长度2米的φ4分返浆管）。孔口使用聚胺树脂进行封堵，封堵长度1米。两空间段之间带压（采用电动注浆泵）进行注浆。

1.2 常规的封孔方法可能产生的弊端

常规的封孔方法对孔口岩石较好、无明显裂隙的钻孔封孔效果还是不错的，但如果孔口位置裂隙发育，特别是处于煤层顶板砂岩裂隙带（经常有砂岩裂隙水流出）时，裂隙中的水将水泥浆稀释，水泥浆长时间不能凝固、水泥沉淀，往往会看到封孔结束后注浆管、回浆管及钻孔周围有水流出，这种条件下常规的封孔方法很难做到严、密、实，封孔效果不佳，从而降低瓦斯抽排孔的抽采效果，影响测压孔的测压准确性。

2 1121（3）上风巷三号钻场的施工情况

2.1 三号钻场的地质情况及设计

三号钻场底距13-1煤层顶板3.0m左右，为泥岩及砂质泥岩层位，共设计八个钻孔，钻孔的开孔及终孔位置将穿越距13-1煤层顶板4m～25m的范围，穿过的地质层位有泥岩、砂质泥岩、13-2煤、砂岩、煤线等。距开孔60～90m范围为一构造破碎带。

2.2 三号钻场的施工情况

三号钻场首开1号钻孔，使用光钻杆、φ108钻头，在施工至60m时发现破碎带，返水很小，施工至62m时完全不返水造成落钻。再开2号钻孔，与1号钻孔相似，至64m同样落钻。后改用麻花钻杆、φ108钻头施工3、4、7号钻孔，在施工至88m、88m、91m时均不能继续钻进。5、6、8号孔均未達到60m而未收尺。作为补救措施，不得不在上风巷巷帮每隔3m补打一个抽排孔，给生产带来较大的影响。

3 1121（3）上风巷五号钻场的施工情况

3.1 五号钻场的地质情况

五号钻场的地质情况及钻孔设计与三号钻场相似，物探资料显示距开孔位置45m至72m为四号异常区（破碎带），四号钻场附近为三号异常区，对4至8号孔影响较大，开孔位置裂隙发育。如图1所示。

3.2 五号钻场钻孔施工的实践

五号钻场钻孔施工前先用光钻杆、φ73钻头施工45m至4号异常区（返水明显减小为标准），然后向钻孔内下入一根长度45米的φ4分返浆管和一根长度2.0米的φ4分注浆管，孔口用聚胺脂封实（不宜过长，以有利于注浆时对孔口裂隙带的封闭），再用注浆机向孔内注水泥浆（水泥：水的重量比=1：1），压力为2MPa，直至返浆管回浆后关闭返浆管的阀门，再关闭注浆管的阀门，24小时后水泥浆凝固来劲后按设计进行了钻孔施工。实践表明经过注浆，所有钻孔均顺利穿越4号异常区（破碎带）。注浆封闭破碎带如图2所示。

图2

表1 五号钻场设计与实际孔深的对比

3.3 五号钻场钻孔封孔的实践

五号钻场开孔位置裂隙发育，为了确保封孔质量达到严、密、实，我们尝试了二次带压注浆的方法，先用漏斗式注浆机向注浆管内注水泥：水的重量比=1：2的水泥浆，压力为1MPa，直至返浆管回浆后关闭返浆管的阀门，再关闭注浆管的阀门，保持5～6小时后，打开返浆管放掉部分孔内的沉淀水后关闭返浆管，打开注浆管的阀门，再向注浆管内注水泥：水的重量比=1：1水泥浆，水泥浆中加膨胀剂（膨胀剂：水泥的重量比=1：10左右）压力为2MPa，带压保持30分钟（以不下浆为标准）后将注浆管堵实。第一次注的水泥浆相对较稀，目的是让其渗透力更强，第二次注的水泥浆相对较稠、压力较大，目的是让其凝固速度更快，封堵更严、更密、更实。

3.4 五号钻场钻孔的抽排效果

1121（3）综采面5#钻场从2009年8月12日开始抽放，到2009年9月25日钻场结束，共计抽采43天，平均钻场抽采纯量在4.4m3/min，（最高达4.7m3/min，最低4.1m3/min）每天抽采量达6336m3，其中2、3、5、6、7单孔浓度都在50%以上，最高达到90%，单孔最大抽采纯量1.0m3/min，缓解了通风压力。

4 结束语

封闭破碎带的注浆孔最好为下向孔，注浆时能利用水泥浆的自身压力。封闭破碎带的注浆孔可根据周围的巷道情况选择方便施工的较近地点。如果开孔位置裂隙十分发育，同时有水流出，可先喷浆封闭钻孔所在区域，再用风锤打眼，下锚注管注水泥浆及水玻璃的双液浆堵漏后再进行封孔。下向孔第一次注浆不要带压，防止将封孔的海带击穿，第二次可带压注浆。

作者简介：李宝（1982，2-），男，安徽淮南，助理工程师，本科，矿井通风安全，一直从事“一通三防”工作。