瓦斯抽放钻孔涌水综合治理技术实践

瓦斯抽放钻孔涌水综合治理技术实践

白磊

新疆焦煤集团 1890煤矿 新疆乌鲁木齐市 830000

摘要：对于瓦斯抽放钻孔的涌水问题，需加强对涌水的原因分析及防治，从而保证其施工安全和质量。基于此，本文阐述了某矿瓦斯抽放钻孔施工中的出水原因,并详细探讨了其涌水治理技术。

关键词：瓦斯抽放钻孔；涌水；综合治理

煤矿技术人员对探放水钻孔孔口管路固定进行了广泛的研究，并取得了一定的成果，然而，因瓦斯抽放钻孔的布置层位、方位的特殊性，此外，瓦斯抽放钻孔围岩由于抽采负压容易造成煤体破碎，以及后期可能与工作面采空区导通等，极易导致孔口管路封孔固结不严、后期涌水增大而造成安全事故，因而有必要采用可靠的治理技术。

一、涌水简介

涌水又称突水。地下峒室、巷道施工过程中，穿过溶洞发育的地段，尤其遇到地下暗河系统，厚层含水砂砾石层，及与地表水连通的较大断裂破碎带等所发生的突然大量涌水现象。它对地下工程的施工危害较大，涌水不仅给施工带来困难，并且也是造成地下洞室围岩失稳、大坝基坑渗透破坏或边坡塌滑的重要原因。如中国京广铁路的大瑶山隧洞，在施工中遇到规模大的断层破碎带或喀斯特发育的地段，均发生挟带泥沙的大量突然涌水，并且随着地下水的涌出，塌方频繁发生，从而严重影响施工的顺利进行。

二、工程概况

某煤矿生产规模为600万t/a，采3号煤层，其底板标高为334.35～579.25m，埋深300～570m。该矿在W4307回风顺槽施工132-1#瓦斯抽放钻孔，施工至118m时，发现岩石出水量达到20m³/h。其钻孔倾角+7°，方位角139°，钻孔直径94mm。

瓦斯抽放钻孔打钻开孔位置在巷帮距底板2m处，不设套管，目前水量稳定在28m³/h，出水后未移动施工钻机。根据已公开地质资料显示，132-1#钻孔在123m处存在Fw-159逆断层，走向北偏西25°，倾向北偏东65°，倾角51°，落差18m。根据钻探出水情况，预计132-1#瓦斯抽放钻孔与3#煤底板太灰水导通，出水钻孔处标高+512m，该区域平均奥灰水头标高为+650m，取水压为1.38MPa。

三、治理技术

1、治理目的。因132-1#瓦斯抽放钻孔可能与3#煤底板太灰水导通，水压1.38MPa，为保证钻孔的放水效果，防止后期涌水量突然增加，造成伤人和淹井等安全事故的发生，需对出水钻孔进行有效治理。因瓦斯抽放钻孔在打钻施工过程中出水，为防止退钻后出现涌水事故，在不起拔原有钻孔钻杆的同时，对钻孔进行下套管固管并在孔口安装阀门，对钻孔出水进行有效管制，恢复放水效果。

2、施工技术工艺

l)设备参数。充分利用井下现有的钻机设备进行钻孔扩孔施工，并采用泥浆泵进行注浆封孔固管。钻机采用DY4000S型全液压坑道钻机，钻机尺寸（长宽高）2380mm×1300mm×1520mm，钻机功率55kW，主机重量为1500kg，泵站重量为750kg，操纵台重量为190kg，额定工作电压为660V/1140V；注浆泵BW-250型泥浆泵，功率22kW，额定工作电压660V/1140V。

2)钻孔扩孔

①利用现场钻机将孔内钻杆切开至距离孔口位置500mm，用套孔钻杆沿钻杆方向扩孔。

②开孔孔径为Φ173mm，利用Φ146mm套孔钻杆前端装Φ173mm钻头进行扩孔，扩孔长度11m后取出，下入Φ170mm止水器携带Φ146mm控水管至孔底，套管长度为1Om，然后Φ168mm控水管再随着Φ146mm控水管下入，打开止水器，安装Φ146mm控水管与Φ168mm控水管相间环状间隙专用注浆装备，从Φ146mm和Φ168mm控水管中间往里旋转式翻浆，浆液从Φ168mm控水管外壁翻出。

③透孔孔径为Φ133mm，利用Φ108mm套孔钻杆前端装Φ133mm钻头进行扩孔，扩孔长度21m后取出，下入Φ130mm止水器携带Φ127mm控水管至孔底，套管长度为20m，然后Φ127mm控水管再随着Φ108mm控水管下入，打开止水器，安装Φ127mm控水管与Φ108mm控水管相间环状间隙专用注浆装备，从Φ127mm和Φ108mm控水管中间往里旋转式翻浆，浆液从Φ127mm控水管外壁翻出。

④扩孔要求：在钻孔扩孔时，钻进速度不宜过快，应采用匀速慢进的方法，并时刻观察钻孔返水情况。遇到钻孔返水量变小、不返水等钻孔返水量突变等现象，已扩孔钻孔供水不正常时，必须退钻，等钻孔返水恢复正常才可继续钻进，不允许干式钻进。

3)注浆固管。安装套管后开始注浆固管施工，包括以下步骤：

①施工前准备好注浆设备、材料、管路等。为保证注浆效果，观测注浆压力，需在注浆泵安装压力表，量程不小于lOMPa，预备搅拌棍、搅拌铁皮桶及封孔固管注浆材料，并提前准备好孔口套管和高压胶管的变径接头，在孔口管焊接Φ12mm钢管用变径接头与注浆用高压胶管连接。

②进行钻孔冲洗施工，将钻具下入注浆孔底，连接清水冲洗钻孔，时间10～15min，每个注浆孔注浆均需延长注水冲孔时间，尽可能将孔底冲洗干净。

③注浆采用孔外注浆方式，在准备好的铁质水桶内搅拌浆液，用人工搅拌法完成浆液配制。先按比例往水箱注入一定量清水，然后缓慢倒入封孔材料，水与封孔材料配比重量为1:1.5，注浆前需进行严格的计算，一定要保证浆液用量。

④当注浆泵上压力表达到3MPa时，开泵注浆。浆液通过套管与煤壁间的空隙压进，从套管内反出浆液后停止注浆。

⑤注浆结束后，及时清洗注浆泵。

4)透孔试压。采用Φ133mm、Φ94mm套孔钻头分别对两级套管进行透孔测压，如压力达不到要求必须进行复注，固管压力不低于3MPa，稳压30min。

5)耐压试验及安装阀门。瓦斯抽放钻孔扩孔及注浆固管施工结束后，在钻孔孔口安装法兰、四通、分水阀、注水测压阀、压力表等钻孔测压系统对钻孔进行耐压试验。要求试验时孔口压力不小于3MPa，稳压时间不少于30min，试验钻孔周边无泄漏水，压力稳定，水池内的水降耗不超10%合格后方可安装孔口阀门。

四、效果分析

采用以上技术措施对132-1#瓦斯抽放钻孔打钻出水后进行治理，通过对瓦斯抽放钻孔扩孔后安装孔口管和注浆封孔固管，在不起拔现有钻孔钻杆的情况下，解决了瓦斯抽放钻孔出水治理时孔口管的安装和封孔固结问题，保证了孔口管路的固结效果。在瓦斯抽放钻孔安装阀门并进行放水的过程中，钻孔无破坏，孔口管固定牢固，无松动，钻孔关闭封堵严实，未出现渗水和涌水现象，试验表明瓦斯抽放钻孔固结及放水效果良好。

五、结语

结合瓦斯抽放钻孔施工区域地质条件，对瓦斯抽放钻孔揭露的断层与含水岩层的水力联系进行分析，推断了该矿W4307回风顺槽瓦斯抽放钻孔出水原因。为了保证钻孔的放水效果，防止后期涌水量突然增大而出现安全事故，采用井下现有设备，在不起拔孔内钻杆的情况下进行钻孔扩孔、安装孔口管、注浆固管并安装阀门控制放水，在放水过程中钻孔无破坏，孔口管壁无渗水、涌水现象，保证了瓦斯抽放钻孔孔口管路固结和放水效果。

参考文献：

[l]石强.顶板探放水注浆工艺革新[J].能源与节能，2017(07).

[2]颜恭彬.探放水钻孔孔口管分段注浆固结技术研究[J]．能源与环保，2018(06)．

[3]王伦.瓦斯抽放钻孔涌水综合治理技术实践[J].山东煤炭科技，2020(01).