地质构造破碎带内钻孔施工及封孔的实践

1、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、八 、-前言我矿1121 (3)工作面上风巷三号钻场距开孔6090m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

2、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$ 4

3、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 $ 4 分返浆管和注浆 管（上向孔： 下入一根长度 12 米的$ 4分返浆管和一根长度 2.0米的$ 4分注浆管；下向孔：下入一根长度 2米的$ 4分 注浆管和一根长度 2米的$ 4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

4、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4m25m的范围，穿过的地质层位有泥岩、 砂质泥岩、1

5、3-2煤、砂岩、煤线等。距开孔 6090m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、$ 108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、 $108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 号孔均未达到 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

6、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、$ 73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 $ 4 分返浆管和一根长度 2.0 米的 $ 4 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

7、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 56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 =

8、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