井下高水压钻孔漏水封堵技术

1、井下高水压钻孔漏水封堵技术王灿平刘忠勤祝仰奎（肥城矿业集团陶阳煤矿，山东肥城271613）摘 要：矿井下钻孔因故造成比水套管断裂或其它原因导致钻孔漏水时，要首先分 析漏水原因，漏水部位。然后合理选择注浆比水套管规格，并将其下入事故钻孔套管内。 通过注浆泵将水泥浆连同“骨料”压入钻孔内，以达到充填、封堵漏水通道之日的。关键词：钻孔漏水套管断裂原因分析堵漏技术陶阳煤矿位于肥城煤田中央深部，水文、地质构造最复杂、受水威胁严重。 为摸清中三井田一350m水平下组煤水文、地质情况，经研究在-350m水平进行五 灰放水试验。根据设计在中三井田10100采区、-350m东、西放水巷（该巷道沿 八层煤顶板掘进

2、）施工五灰放水孔和观测孔。2000年8月，发现在10100西放水巷一号钻机铜室内施工的观5、放4号钻 孔的孔口管断裂，且周围有较人而积的漏水，总水量在120m3/h左右。其参数见 表1。表1观5、放4号孑L施工参数孔号方向倾角一级套管:级会管孔深Afi水压放四241-技N40S X Uhl1别 * 25m6(). 3m4 CMRl1套管断裂及周围漏水原删51别 * 25m5(). 5m4 CMRl（1）从套管断裂处分析，断裂处均在一、二级孔口管的公丝根部（公丝部 分全部断裂在下一节套管的母丝内），且断裂处有明显的受压变形。（2）钻孔处在地质构造复杂段。钻孔周围有三条折曲和人小不等的断层， 该处

3、岩层倾角在45左右，且周围岩石破碎、松软、裂隙发育，构造应力影响 人。（3）孔口位置采深近500m，地压显现明显，片邦、底鼓现象严重。套管质 量差，壁厚不均匀，且椭圆，车丝薄厚不均，形成断裂薄弱点。经计算，作用在108孔口水门上的张力在36kN，加之围岩破碎、松软，在 水压、矿压双重作用下导致套管断裂。2高承压水钻孔漏水处理方法（1）放4号孔，该孔重新联接好一、二级孔口管，关闭水门后孔口周围有 3处出水点（见图1），总水量在40m3/h左右，说明套管下段仍有断裂，水沿套 管断裂处通过破碎围岩裂隙涌出。针对以上情况，采取以下措施：由于水压大， 为防止注浆封固时套管脱节被水顶出，应首先加固孔口处的

4、套管，以确保安全和 封堵漏水的顺利进行。为防止关闭水门后，在高压水的作用下导水裂隙继续扩 大，在孔口处联接骨料添加器，向孔内注小颗粒、软骨料的方法进行封堵裂隙。 于是，选用锯末作载体向孔内压注细长条海带和麻丝的方法，效果明显。仅用 2kg麻丝、5kg海带就将该孔圈围漏水全部封堵住，最后又向孔内压注水泥2t， 封孔压力7.4MPa。（2）观5号孔的封堵。漏水原因：该孔重新接好一、二级孔口管，关闭水门后，其周围漏水量基 本与打开水门后孔内水量相等，在60ms/h左右。漏水点分布：在距该孔上方（偏 左）12m，范围内有一裂隙，水沿该裂隙涌出为最多，在40ms/h左右；在该孔 左右两侧也各有一漏水点，

5、漏水量分别在5m3/h、15m3/h左右。（见图2）根据以 上情况，初步判断该孔内至少还有一处套管断裂，后经下钻用？ 73mm岩芯管下 入孔内查孔内情况时，证实孔内情况与当初判断基本一致，在距孔口以下2.8m 处套管不但断裂而且在纵向和横向都发生了位移，开始采用多次大剂量压注骨料 均未起到效果，且在注骨料时，孔口上方漏水处围岩大面积垮落，从垮落的围岩 而上暴露出的骨料和随水流出的骨料，结合压注时间分析，认为围岩破碎抗张力 很小，无法承受进入其裂隙后骨料的扩张力，从而导致围岩垮落，无法封堵漏水 裂隙。为摸清该处套管断裂情况，将孔口下2. 8m处的套管扒出后，发现断裂处 不但在纵、横方向上发生了位

6、移，且断裂处被水冲击成约？ 0.4m的空洞。为彻 底摸清孔内情况，经再次下钻发现此处下方套管仍有断裂，经用？ 73mm岩芯管 扫孔发现，在第二处套管断裂以下lm处又一处断裂（见图3），为防止该孔围岩 继续垮落，经认真研究，采取在一级管内下三级套管，在三级套管内注骨料和水 泥浆的方法进行封堵。图2观5钻孔漏水山分布平、剖面示意图图3套管断裂及三级管下入后情况亦意图三级套管长度及规格的确定：由于？ 73mm管子无法通过套管断裂处，选用？ 60mm 的厚壁地质管作三级管。三级管长度的确定:该孔已验证有三处套管断裂，下边套管是否完好值得怀 疑，单从该方面考虑，三级管最好下到超过一级管的长度（25m以上

7、），从另一 方而考虑，由于三级管内径小（9 50哑）骨料在三级管内运行距离越长，越容 易发生堵孔，综上分析决定下20m三级管。三级管制作:将三级管加工成每根2m,套管之间公母联接，将其中一根三级 管外壁周围焊接三圈钢筋（9 4mm），下三级套管时，将该条套管下全孔口以下 1416m处，其目的是为了骨料下至三级管孔底后，在水压作用下，骨料在一级 与三级之间向孔口方向移动时，能起到阻挡骨料的作用，从而防止骨料通过一、 二级管断裂处“跑出”。三级套管的固定：三级管与一级管联接好后，在孔口埋设3根2000X20mm 的锚杆将其与三级管短节盘联接。（四）注浆封堵:为防止堵孔，开始只通过骨料添加器向孔内压

8、注锯末30kg 左右，水量未见变化，加少量细条海带、麻刀后仍未见变化，之后逐渐加入骨料 （海带、麻刀）颗粒并将钢丝钩加到骨料中，加大压注量，效果明显，水量随着 压注量的增加在逐渐减小，最后将孔口周围漏水全而封堵住。为彻底封堵该孔及 周围裂隙，将比重1.40t/m3的水泥浆向孔内压注，当注入0.9t水泥后，孔口压 力升至6.7MPa。由于该处巷道围岩破碎、注浆压力继续升高后会对围岩造成破 坏，形成更大的出水点。至此注浆结束，堵水成功。3体会和认识（1）处理高承压水钻孔漏水危险大、难度大，处理前必须彻底摸清漏水原 因，针对漏水原因制定相应的堵漏方案和安全措施，切不可盲目以防扩大事态、 造成恶果。（

9、2）合理选择注浆材料和设备：根据钻孔渗漏水原因、水量、水压等情况 选择注浆材料和设备，如漏水量较小，可直接用掺入锯末的水泥浆进行封堵；如 漏水量大时，可先用骨料充填裂隙。骨料的选择一般应遵循从小颗粒到大颗粒的 原则。设备选型，BM-320型泥浆泵具有通用性，用换挡的办法来达到所需要的 泵量和泵压，开始不宜选用高档，应选用低档（一档）来试注，然后根据情况更 换其它档位。（3）井下施工水久性水文观测孔时，应尽量避开断层破碎和地质构造复杂 带、压力集中区。（4）套管的选择。水久性钻孔所使用的套管必须选用壁厚不低于5.5mm的 无缝地质管，套管之间联接要紧密。根据现场施工条件要最大限度地增大每根套管的长度，以减少套管之间的联 接次数，一、二级管接头应错开一根