赵固二矿14030工作面下20—9孔事故处理浅析

丁荣飞

【摘 要】赵固二矿属第四系、新近系全覆盖区。矿井地层主要有奥陶系中统马家沟组、石炭系上统本溪组和太原组、二叠系下统山西组和下石盒子组、新近系、第四系。

【关键词】赵固二矿；14030工作面；钻孔事故处理

矿井主采二叠系山西组二1煤层，为单一近水平煤层，煤层倾角4～10°，厚度4.73～6.77m，平均6.16m，煤层埋深大，冲积层厚，基岩薄，矿压显现明显。矿井水文地质类型为复杂型，全矿井预计正常涌水量1970.13m3/h，预计最大涌水量2561.17m3/h，目前矿井实际涌水量314.16m3/h。

一、井田含水层分析及造成矿井突水的主要因素

矿井含水层自上而下分为以下几层：第四系砾石、细至中砂含水层，新近系砂、砾石含水层、二1煤顶板砂岩含水层、太原组上部灰岩含水层、太原组下部灰岩含水层、奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层。井田隔水层自上而下分为新近系粘土、泥质隔水层及二叠系砂质泥岩与泥岩隔水层、二1煤底板砂、泥岩隔水层、石炭系太原组中段砂泥岩隔水层、本溪组铝质泥岩隔水层。

L8灰岩含水层为二1煤层底板的主充水含水层，水压高且富水性较好，矿井建矿以来共发生5次突水，突水量42～438m3/h，均为L8灰岩含水层水，该含水层在断层破碎带还可接受下部L2、O2灰岩充水。

二、矿井常见水害分析及钻孔事故初步处理情况

L8灰岩含水层为矿井内二1煤层的主充水含水层，是造成矿井突水的主要含水层，采掘前必须对工作面底板实施注浆改造，将L8灰岩含水层改造为隔水层或弱含水层，经评价合格后方可进行回采。

14030工作面位于矿井西部，是矿井下一步主要生产工作面，北侧主要为西轨道大巷、西胶带大巷、西回风大巷及F17-1断层，东侧为已回采完毕的14021工作面，南邻F18断层，西侧为未开采区域。开采标高为-660m～-752m，14030工作面上顺槽长2130m，下顺槽长2293m，切眼长205m。工作面内二1煤层平均厚6.4m，煤层倾角4°～6°。

14030工作面设计底板注浆加固及改造钻孔335个，预计总进尺57996m，其中下顺槽20号钻场设计钻孔9个。其中下20-9孔为过巷钻孔（从巷道下部穿过，见下图），施工过程中因巷道底鼓造成钻孔两级套管均弯曲变形、断裂，若不及时处理将形成人为导水通道，诱发突水。

14030工作面下顺槽20-9钻孔设计方位260°，倾角-44°，孔深147m，一级套管（φ127mm）15.48m，二级套管（φ108mm）32.96m，该孔于2019年1月6日16点班终孔，水量7m3/h，水压4.5MPa，累计注浆30.14t，1月13日0点班，一次复孔验收水量0.2m3/h，水压4.5MPa，地面注浆期间，钻场口、靠近巷道下帮底板出现漏浆现象，停注，于1月16日0点班进行透孔，发现套管在6.5～7m处变形，随即配带φ89mm岩芯管取芯2m，取出φ108mm套管接箍一片，之后换φ89mm导向顺孔下设φ89mm套管30.9m，并进行固管，巷道及钻场内出现多处漏浆，因此判定该孔φ127mm一级套管也变形、损坏，在对φ89mm套管进行第4次固管时，注入孔壁的浆液立即从孔芯返出，由此判定φ89mm套管已损坏。

根据上述推断，决定在下20-9钻孔一侧施工新1（下20-9补）钻孔，依据下20-9实际施工参数，对新1钻孔进行开孔，方位角259°，倾角-44°，预计在下20-9孔深35.5m处穿通。两孔穿通后，通过新1钻孔井下注双液浆、骨料等，封堵下20-9钻孔上半部分，然后，继续注纯水泥浆，封堵下20-9钻孔及新1钻孔。

新1钻孔下设φ146mm护煤管6.18m，下设一级套管（φ127mm）18.54m，下设二级套管（φ108mm）22.66m，钻进至35.5m时，钻孔无穿通、出水迹象。继续钻进至105m，出水0.5m3/h，钻进至127m，钻孔水量无增大现象。之后，通过地面注浆泵向孔内压水，压通下20-9和新1钻孔。起初，2个钻孔导通不理想，分别对2个钻孔进行井下注浆，均未达到预期效果。之后，通过透孔、再次压裂，扩大钻孔导通裂隙。发现钻孔水均由新1钻孔涌出，水量9m3/h，下20-9钻孔无水，巷道涌水量约0.5m3/h。关闭新1钻孔时，钻孔水自下20-9钻孔涌出，巷道涌水量增大到2m3/h，对下20-9、新1钻孔分别注浆，巷道内均有跑浆、漏浆现象。特别是对下20-9钻孔的注浆，效果非常不理想，一方面是巷道有跑浆、漏浆现象，另一方面是注浆后对下20-9透孔7m即有水涌出，充分说明，浆液未注入钻孔。根据两孔情况分析，决定在下20-9钻孔后0.4m处施工新2钻孔，方位角260°，倾角-43.5°，下设护煤管（φ146mm）8.24m，一级套管（φ127mm）22.66m，二级套管（φ108mm）28.84m，均采用双液浆固管，以提高工效，但必须保证二级套管试压合格。新2钻孔钻进出水或者压裂与下20-9钻孔进行导通，打开下20-9钻孔和新1钻孔，通过新2钻孔井下注浆并添加玻璃水、锯末封堵新1、新2钻孔，但效果不佳，巷道漏水、漏浆情况不变。

三、事故最终处理措施

组织施工区队分析后，决定对新1孔进行透孔，目的为将出水点水量通过裂隙通道从新1钻孔进行卸压疏放，有助于下一步下20-9注浆封堵。然后沿下20-9方向（方位290°）在巷道内挖设深度2.5～3m，宽度2.5m，长度约3m的泵坑，目的暴露该孔断裂位置（孔深6.5～7m段），之后将下20-9孔套管变形处用锯弓切断，起出孔口法兰盘到套管变形位置部分套管，然后在下20-9孔剩余部分套管内再下设一趟φ89mm套管，将套管进行固定（详见后附固定钻孔结构示意图）后对该孔内进行注浆封孔，注浆使用单液水泥浆，水灰质量比为1：0.3～1：1.48，先稀后稠，注浆压力不得高于15MPa。

四、结论

采取开挖对应钻孔位置巷道底板，切断套管变形断裂位置，重新下入直径更小的套管进行高压注浆封孔等方式，处理了事故钻孔，确保了防治水工程质量。

【参考文献】

[1] 张继龄，尚衍峰，张民.采掘工程对矿井水文地质的影响[J].山东煤炭科技， 2010（3）：177-179.

[2] 张黎，霍永盛.浅析大众煤矿水文地质特征及充水因素[J].陜西煤炭，2010（6）：91-93.