浅谈探放水钻孔施工工艺

浅谈探放水钻孔施工工艺

宋先平王勇强陈磊

淮南矿业集团勘探工程处，安徽淮南232001

摘要：煤矿水害一直是困扰煤矿安全生产的六大自然灾害之一，按照矿井防治水的十六字方针是指：预测预报，有疑必探，先探后掘，先治后采。因为对存疑区域必须进行勘探，而施工钻孔是一种很好的方法，文章主要介绍了探放水施工工艺，并介绍了施工注意事项。

关键词：探放水钻孔；施工工艺；注意事项

在矿区水文地质勘查中，施工探放水钻孔是最基本的勘探手段，也是主要的、可靠的手段，具有其它勘查方法不可替代的优点，首先是水文地质钻探可直接揭露地下水(含水层)，能够确定含水层的埋藏深度、厚度、岩性、空隙率和分布状况；其次是水文地质钻探可以实现地下水位动态观测；第三水文地质钻探可以取水样做水质分析。因此，我们必须加强探放水钻孔施工工艺的研究。

1任务来源

根据潘四东井《-650mA组煤开采底板灰岩水文地质条件勘探及水害防治》及《11613底抽巷掘进防治水安全技术措施》设计及批复意见要求，矿方安排勘探处潘四东工区在11613底抽巷E0钻窝内（GD23点前55.5m）施工4个灰岩探放水钻孔，查明C3Ⅰ、C3Ⅱ组灰岩岩性组合及岩溶发育情况，查清各灰岩含水层的水量、水压及水位动态变化情况。

2水文地质情况

石炭系太灰岩溶裂隙含水组中灰岩岩溶裂隙发育不均，富水性较弱，是1煤层底板直接充水含水层。

2.1C3Ⅰ灰岩

C3Ⅰ组灰岩含水层是本面开采底板直接充水含水层。含C31、C32、C33上、C33下灰岩4层，组厚29.17～41.11m，平均36.92m；灰岩总厚11.60～20.47m，平均16.51m，占平均组厚的44.7%。各层灰岩中，以C３３上、C３３下为最厚、C３２分布不稳定。初测水位标高-13.91～+2.97m，单位涌水量q=0.00006～0.00265L/(s.m)，渗透系数K=0.00015～0.109m/d，弱富水性。1煤底板隔水层赋存稳定，厚度变化较小。1煤底板隔水层（1煤底板至C31层灰岩顶板）厚度为10.66～16.76m，平均13.52m。

2.2．C３Ⅱ灰岩

含C３４、C３５、C３６、C３７、C３８、C３９灰岩6层。据区内7个揭露该组的钻孔资料，组厚41.58～58.63m，平均48.39m；灰岩总厚14.93～17.37m,平均总厚16.07m，占平均组厚的33.2%。各层灰岩中，以C35、C39相对较厚，C36、C38相对较薄。

2.3C3Ⅲ灰岩

含C310、C311、C312灰岩3层。据区内6个揭露该组的钻孔资料，组厚25.12～34.06m，平均30.02m；灰岩总厚11.96～19.35m,平均16.28m，占平均组厚的54.2%。各层灰岩中，以C311为最厚，C312分布不稳定。

3钻孔设计要求

在迎头左巷帮位置施工4个探放水钻孔，控制前方的岩石层位、地质构造情况及灰岩水文地质特征。钻孔参数见下表：

4钻孔施工工艺及要求

4.1施工顺序

使用压力水排渣施工。先施工3#，进行测斜、测压、全孔取芯，双路套管施工工艺。再施工1#、2#、4#，进行测斜、测压，双路套管施工工艺。所有钻孔必须进行测斜，每个钻孔施工50m进行测斜一次，单孔测斜深度不少于孔深的80%。

4.2双路套管施工工艺

4.2.1开孔取芯

φ94取芯钻头配合φ94岩芯管施工9m，正常取芯，再使用φ168钻头扩孔施工9m。

4.2.2第一路套管

下入φ146mm岩芯管8m，孔壁上方下入一路返浆管2m（可使用高压软管做返浆管），使用单囊袋将岩芯管固定，管口安设闷盘，然后用水泥浆通过闷盘的注浆口进行注浆，返浆管返浆后，关闭返浆管，帶压注浆，将孔壁与管壁封牢固实。

4.3第一次耐压试验

封孔凝固48小时后，采用Φ94mm钻具启封水泥，并钻进到管底0.5m，作封堵承压止水质量检查，以水压表达5.5Mpa稳定30分钟，套管外壁与周边岩体无跑水为合格。如有跑水处，重新封堵直至合格。

4.4第二路套管

启封水泥后，采用Φ94mm取芯钻头钻进至22米后，使用Φ133mm钻头扩孔21m，下入Φ108mm第二路岩心管21m。岩芯管上方下入一路返浆管2m（可使用高压软管做返浆管），使用单囊袋将岩芯管固定，管口安设闷盘，然后用水泥浆通过闷盘的注浆口进行注浆，返浆管返浆后，关闭返浆管，带压注浆，将岩芯管封牢固实。

4.5第二次耐压试验

待水泥凝固48小时后，采用Φ94mm钻头启封水泥，并钻过管底0.5m，作封堵承压止水质量检查，以水压表达5.5Mpa稳定30分钟，套管外壁与周边岩体无跑水为合格。如有跑水处，重新封堵直至合格。第二路套管止水检查合格后，及时将放水高压控制闸阀及防喷装置安装好。

4.6继续取芯钻进

第二路地质承压管止水检查合格后，在阀体内用Φ94mm取芯钻头继续钻进，钻进至设计孔深。

4.7清洗钻孔

钻孔完工后，增大水压反复清洗钻孔，直至孔口返清水为止方可停止洗孔。

5封孔注浆注意事项

下地质承压管时，采用链鞭卡住套管，连接管箍及第二根地质承压管，然后再采用链鞭依次将地质承压管下入孔内。要精细操作，防止地质承压管窜入孔内；地质承压管外壁需焊接一定厚度的肋骨片或螺帽，保证管壁之间充满密实水泥以增大阻力；浆液按质量配比，水泥：水为1：0.7。

注浆前，注浆泵及注浆软管仔细检查，确认无堵塞后方可注浆；钻孔封孔时，操作人员严禁正对孔口进行封孔；注浆管路必须使用专用U型卡连接牢固，固定在钻机或其它固定物上，并使用铁丝进行二次保护。注浆前要检查压力表是否完好，注浆管路安装卸压三通，拆卸管路前必须先卸压。

封孔时人员佩戴好防护眼镜，防止封孔剂溅入眼内；钻孔高压注浆及耐压试验时要设置警戒，严禁无关人员进入钻场，观察孔口的人员距离孔口不得小于2米，且不得正对孔口。

注浆结束后，对注浆泵进行卸压时，必须先关闭注浆管口的闸阀，然后打开卸压阀，人员严禁站在卸压口正前方；最后对注浆管路和注浆泵进行清洗，管内无残余浆液，直至流出清水为止。如遇停电，及时将注浆泵腔体打开用清水冲洗干净；注浆管路直接连接至清水管上冲洗。

取芯钻孔取芯率不低于70%，破碎带岩芯取芯率大于50%。岩芯按先倒后排的顺序放入岩芯箱，不得倒置，认真填写岩芯票，不得缺失。