高永彬

（河南省煤田地質(zhì)局二隊(duì)，河南洛陽(yáng)471000）

煤田水文地質(zhì)孔造壁止水施工工藝探討

高永彬*

（河南省煤田地質(zhì)局二隊(duì)，河南洛陽(yáng)471000）

在實(shí)際工作中改進(jìn)止水方法和選擇最佳止水材料是保證抽水試驗(yàn)成功的先決條件。依據(jù)施工鉆孔，介紹利用鉆孔造壁制作臺(tái)階止水的施工工藝，提高煤田水文地質(zhì)孔的止水質(zhì)量，獲得良好水文地質(zhì)資料以及取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。

臺(tái)階；止水；效益

一個(gè)地區(qū)水文地質(zhì)資料的獲得，必須靠水文地質(zhì)勘查工作，而通過(guò)施工水文地質(zhì)鉆孔，并對(duì)水文地質(zhì)鉆孔進(jìn)行抽水試驗(yàn)是目前水文地質(zhì)勘查的最主要手段之一?，F(xiàn)在豫西煤田地質(zhì)勘查施工，設(shè)計(jì)的水文地質(zhì)鉆孔都比較深，抽水層層段多、孔深超過(guò)800m，甚至1000多米，煤田水文地質(zhì)勘查鉆孔,既是巖煤芯孔、又是水文地質(zhì)抽水試驗(yàn)孔;一孔多用，在一個(gè)鉆孔中，一般最少作2層抽水試驗(yàn)。因此,分隔上下含水層是不可缺少的施工工序。根據(jù)水文地質(zhì)條件,選擇止水材料與止水方法是抽水試驗(yàn)的關(guān)鍵。為了做好煤田地質(zhì)水文孔抽水試驗(yàn)，首先必須對(duì)鉆孔進(jìn)行止水，止水效果的好壞是抽水試驗(yàn)質(zhì)量好壞的施工重點(diǎn)工作，如果止水效果不好，會(huì)造成下入的套管返工，既費(fèi)時(shí)又費(fèi)工，所以選擇正確的止水方法也是水文孔鉆探過(guò)程中最重要的工序；隨著煤田地質(zhì)勘查的開(kāi)發(fā)，研究勘查區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)條件非常重要，也是研究地下各含水層水文地質(zhì)特征，取得含水層地質(zhì)參數(shù)、評(píng)價(jià)含水層的富水性，為今后礦井建設(shè)預(yù)計(jì)涌水量與地下水綜合利用評(píng)價(jià)提供可供參考的水文地質(zhì)數(shù)據(jù)。以往進(jìn)行水文孔施工抽水時(shí)，止水方法不太理想，起套管時(shí)，往往容易出事故，在宜洛、偃龍、新安勘查區(qū)施工中，為了做好水文地質(zhì)孔抽水工作，對(duì)勘查區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)條件、鉆孔施工情況及以往抽水鉆孔止水方法進(jìn)行研究分析，擬定造壁制作臺(tái)階式止水。

1 勘查區(qū)地質(zhì)概況

寒武系主要以崮山組細(xì)晶白云質(zhì)灰?guī)r和張夏組鮞狀灰?guī)r。石炭系主要以太原組灰?guī)r巖溶裂隙含水層為主。太原組灰?guī)r主要由1～9層灰?guī)r組成。二疊系地層主要大占砂巖、香炭砂巖、砂鍋窯砂巖、上下石盒子組各煤段底部砂巖、石千峰組砂巖含水層。下石盒子組底部砂鍋窯砂巖裂隙較發(fā)育。還出露三疊系地層,第四系地層。

2 鉆孔結(jié)構(gòu)

采用孔徑?152mm開(kāi)孔,見(jiàn)基巖后下入?146mm井口管,將松散巖層擋住,鉆進(jìn)孔深350m左右，再換?110mm鉆穿過(guò)含水層至終孔。

3 造壁止水步驟：

（1）先把所要抽水的含水層、隔水層巖層深度及巖石性質(zhì)，依據(jù)實(shí)際鉆進(jìn)巖芯鑒定分層表及測(cè)井解釋資料了解清楚，將所用套管丈量準(zhǔn)確，備好其長(zhǎng)度要超過(guò)止水層的深度3.0～5.0m，調(diào)好井口上余1.0～1.3m。

（2）架橋造壁，根據(jù)測(cè)井解釋孔徑資料，用一根巖芯管4.5～6.0m，頂端事前放入一塊與巖芯管內(nèi)徑一樣墊子，從下端裝入粘土做成的泥柱、碎石及麥秸桿做成草把，巖芯管下口放入廢鋼絲繩5～6根，長(zhǎng)度要比鉆孔直徑大些，堵住下端。然后下入孔內(nèi)到預(yù)定隔水層深度后,用泥漿泵將巖芯管內(nèi)所裝物憋出管外,并提起鉆具，而后下鉆具試探一下所架橋位置能否托住鉆具,如能托住,即達(dá)到目的，再下鉆具其下端連接一個(gè)實(shí)心接頭,輕輕將粘土泥柱子墩實(shí)。

（3）止水方法與步驟。架橋工作完成后,，進(jìn)行封孔造壁,依據(jù)鉆孔直徑及所封厚度，計(jì)算所需水泥量，為增加水泥凝固強(qiáng)度,配入適量中粒砂,灰砂比1∶0.65～1∶0.7，灰漿攪拌均勻后,動(dòng)作要快,立即用泥漿泵注入,在注入前一定要計(jì)算準(zhǔn)確頂替水量,防止灰漿在高壓膠管及鉆具中凝結(jié)堵塞，灌注灰漿完畢后注入頂替水,即可提出鉆具,待72～96h后完全凝固。即可透小眼，透小眼時(shí)，先用?110mm巖芯管導(dǎo)向,下接異徑接頭變?89mm巖芯管（?2.0m長(zhǎng)左右）,鉆出小孔后,拆掉導(dǎo)向管,用?89mm巖芯管鉆透所封厚度段,以便下入套管止水。下入套管,其下采用?108mm×?89mm的異徑接頭,下端接一根?89mm的巖芯管,長(zhǎng)1.5～2.0m左右,并用止水橡膠帶在管外四周纏繞,其纏長(zhǎng)度1.2～1.5m,用18號(hào)鐵絲捆綁,上部套管四周抹上鉛油,慢慢將套管下入孔內(nèi)，當(dāng)套管下到距封閉止水位置上時(shí)，用套管自重下壓到造壁止水位,形成很好的密封。

4 下管注意事項(xiàng)

（1）詳細(xì)了解煤田地質(zhì)鉆探、電測(cè)井資料，根據(jù)井孔結(jié)構(gòu)、地層柱狀、孔徑、孔斜情況，合理選定止水位置?，F(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)人員要?jiǎng)澇霾⑻峁┑刭|(zhì)柱狀、井孔結(jié)構(gòu)、孔徑等資料的示意柱狀。

（2）準(zhǔn)確丈量孔深，并做好記錄，做到準(zhǔn)確無(wú)誤。

（3）根據(jù)地層柱狀及孔井結(jié)構(gòu)資料，合理配置井管，丈量各孔段的井管，并對(duì)井管的長(zhǎng)度計(jì)算準(zhǔn)確，并劃出簡(jiǎn)易孔徑結(jié)構(gòu)圖，以備檢查和核查。

（4）下管前要搞好沖孔換漿及順孔工作，保證下管時(shí)暢通無(wú)阻。沖洗液的更換時(shí),先在原泥漿的基礎(chǔ)上,計(jì)算孔內(nèi)所需新泥漿量,進(jìn)行配制雙聚泥漿,其中粘土粉25kg/m3,腐植酸鉀25kg/m3，配制聚丙烯晴、聚丙烯酰胺泥漿的水解度30%～50%，皂化油180kg/桶，泥漿性能指標(biāo)采用粘度28～30s，比重1.20～1.30，失水量小于20cm3/min。泥漿pH值不小于8～9。

（5）套管落底后，要準(zhǔn)確丈量套管地面的高度，確定止水物所處位置，并做好記錄。

（6）止水質(zhì)量檢查。洗井前在管外投放螢光紅溶液，洗井期間認(rèn)真觀察井內(nèi)是否有紅顏色水出現(xiàn)及管內(nèi)外水位差變化（指管外水位處于地面時(shí)判定），確定止水質(zhì)量。若洗井及將來(lái)抽水時(shí)管內(nèi)有紅顏色水出現(xiàn)，可認(rèn)為止水質(zhì)量不合格，需重新進(jìn)行止水。再者可以用泥漿泵加壓，使泥漿泵壓力達(dá)到40～80Pa保持24h，觀察泥漿泵壓力是否變化,若無(wú)變化即可。當(dāng)壓力逐漸變小時(shí),需返工重新止水。當(dāng)止水效果好后,孔口必須封閉嚴(yán)。

（7）抽水結(jié)束后，將原泥漿重新在孔內(nèi)進(jìn)行循環(huán)，并將孔內(nèi)清水全部頂替完后，開(kāi)始起套管。

5 效果

我們?cè)谝寺濉⒗畲?、新安勘查區(qū)所施工水文地質(zhì)孔均采用此方法，鉆孔抽水2層，二疊系二1煤層頂板含水層、太原組上段含水層和下段含水層。要求做2層分別抽水試驗(yàn)。用?150mm開(kāi)孔，穿過(guò)表土后下入?146mm的井口管。用?127mm鉆至350m下泵段，換用?110mm穿過(guò)含水層，最后用?91mm終孔。通過(guò)此方法,縮小了水文鉆孔直徑，提高了鉆進(jìn)效率。過(guò)去在水文鉆孔中要抽2～3層水時(shí)，就要采用大孔徑開(kāi)孔，并且還要下?168mm、?146mm、?127mm、?108mm的套管各一層，這樣影響了鉆探效率，延長(zhǎng)了施工周期，并且孔徑大巖芯不好采取，容易脫落，易造成孔內(nèi)事故，采用造壁止水法，從而提高純鉆臺(tái)效和鉆進(jìn)效率，相應(yīng)也提高了經(jīng)濟(jì)效益。

[1]趙運(yùn)興，等.鉆探手冊(cè)[M].煤炭工業(yè)出版社.

P634.8

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1004-5716(2015)03-0043-02

2014-04-02

高永彬（1964-），男（漢族），河南洛陽(yáng)人，高級(jí)工程師，現(xiàn)從事煤田地質(zhì)及鉆探技術(shù)工作。