李滿堆

（安徽省煤田地質(zhì)局第三勘探隊(duì)，安徽宿州234000）

祁東煤礦7131“兩帶”采后觀測(cè)鉆孔施工方法及成果分析

李滿堆*

（安徽省煤田地質(zhì)局第三勘探隊(duì)，安徽宿州234000）

祁東煤礦位于淮北煤田東南部，礦井東南部均以煤層露頭為界，7131工作面位于礦井南部，為淺部開采，為了安全合理的開采，通過(guò)7131“兩帶”觀測(cè)鉆孔的施工，介紹了施工方法，取得了7131工作面采高為3.20m時(shí)的導(dǎo)水裂縫帶高度及垮落帶高度，并采用理論計(jì)算與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的比較，為該工作面淺部煤層安全開采提供了準(zhǔn)確可靠的成果依據(jù)。

兩帶；導(dǎo)水裂縫帶；垮落帶；兩帶觀測(cè)

祁東煤礦位于安徽省宿州市東南，其井筒位置距宿州市約27km，行政區(qū)劃屬于宿州市墉橋區(qū)蘆嶺鄉(xiāng)和蚌埠市固鎮(zhèn)縣任橋鎮(zhèn)。礦井東北以京滬鐵路與龍王廟（北區(qū)）井田為界；東部以太原組第一層石灰?guī)r露頭線為界；為新生界松散層覆蓋的全隱蔽礦床。煤層開采在淺部露頭帶受松散層四含水影響，為了掌握祁東煤礦7131綜采工作面煤層采用頂板預(yù)裂爆破開采后上覆巖層內(nèi)垮落帶和導(dǎo)水裂隙帶的發(fā)育高度及其分布形態(tài)及特點(diǎn)等，通過(guò)實(shí)際觀測(cè)了解和掌握覆巖冒裂帶及基巖風(fēng)化帶的滲透性和隔水性，以便正確指導(dǎo)安全開采深度的合理確定和保證礦井的安全合理開采。

1　施工方法

（1）鉆孔采用地質(zhì)鉆孔與水文地質(zhì)鉆孔相結(jié)合的方式進(jìn)行施工，先按照從299.87m開始取芯鉆進(jìn)至368m，擴(kuò)孔并選擇在隔水巖層下套管并用水泥全封閉管外止水，嚴(yán)格檢查止水效果，確保止水可靠無(wú)誤，鉆孔基本施工結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1　鉆孔結(jié)構(gòu)示意圖

（2）止水后掃孔、洗孔至水清，掃孔超過(guò)底口以下的深度不小于200mm，然后對(duì)止水效果進(jìn)行檢查，管內(nèi)水位變化經(jīng)過(guò)8h不大于40mm，止水合格。

（3）止水合格后，開始基巖觀測(cè)段鉆進(jìn)時(shí)，采用清水做沖洗液，沖洗液閉路循環(huán)。

（4）止水檢查合格后鉆進(jìn)時(shí)，沖洗液漏失量的觀測(cè)方法是，開鉆后測(cè)定一次水源箱水位，并記錄開鉆時(shí)間、鉆孔深度，采用每鉆進(jìn)0.5m測(cè)定和記錄一次。

（5）清水鉆進(jìn)后，起鉆后、下鉆前均測(cè)定鉆孔內(nèi)水位。當(dāng)停鉆時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，每隔5～10min觀測(cè)一次水位。

（6）鉆進(jìn)過(guò)程中確定已進(jìn)入導(dǎo)水裂縫帶頂點(diǎn)位置時(shí)，記錄了準(zhǔn)確的深度，此后繼續(xù)鉆進(jìn)時(shí)安排了有經(jīng)驗(yàn)人員把鉆，記錄鉆具了振動(dòng)、卡鉆、掉鉆等情況，每次起鉆后觀測(cè)了有無(wú)向孔內(nèi)吸風(fēng)現(xiàn)象。

（7）鉆孔取芯：自松散層三隔下部開始向下全部取芯，巖芯采取率不低于70%，并做好了巖芯擺放、編錄及裂隙發(fā)育、巖石風(fēng)化等描述工作，準(zhǔn)確判斷了巖層的層位、巖性、傾角、確定了強(qiáng)風(fēng)化帶深度約364.80m。

（8）終孔深度：鉆進(jìn)至開采煤層7煤層頂板位置，因孔內(nèi)情況差，無(wú)法朝下繼續(xù)鉆進(jìn)，終孔深度457.62m。

（9）封孔前進(jìn)行了彩色鉆孔電視探測(cè)、聲速測(cè)井和常規(guī)測(cè)井等工作。

（10）封孔：觀測(cè)工作完成之后經(jīng)礦方同意后進(jìn)行了封孔，采用水泥砂漿封至地表，封孔取樣檢查，嚴(yán)格把握封孔質(zhì)量關(guān)，以確保礦井生產(chǎn)安全。

2　實(shí)測(cè)成果與理論成果來(lái)源

2.1實(shí)測(cè)成果的來(lái)源

一般通過(guò)鉆探與電視測(cè)井相結(jié)合的方式取得，鉆探最主要的手段是通過(guò)鉆進(jìn)過(guò)程中簡(jiǎn)易水文觀測(cè)及鉆孔出現(xiàn)的一些異?，F(xiàn)象來(lái)判定。

首先，導(dǎo)水裂縫帶深度可通過(guò)鉆進(jìn)過(guò)程中循環(huán)液的漏失情況及觀測(cè)鉆孔內(nèi)水位來(lái)確定，一般到達(dá)裂縫帶時(shí)循環(huán)液消耗量會(huì)突然變大或全漏失，同時(shí)鉆孔內(nèi)水位急速下降埋深加大或水位降至孔底。該孔鉆進(jìn)至孔深413.21m處出現(xiàn)循環(huán)液全部漏失，濃泥漿堵漏無(wú)效，使用現(xiàn)有設(shè)備注水，均小于漏失量。同時(shí)觀測(cè)了鉆孔水位，該鉆孔漏失量、水位變化情況見圖2。

圖2　漏失量、水位—鉆孔深度關(guān)系圖

通過(guò)水位觀測(cè)可以看出，413.21m漏水之后，孔內(nèi)水位埋深急速下降，判斷可能向采空區(qū)垂直漏失，至420.39m處時(shí)水位約260m，初步判斷與垮落帶積水相連通。

其次，在沒(méi)有構(gòu)造影響的情況下，可通過(guò)鉆孔取芯的巖芯完整性、裂隙發(fā)育程度等來(lái)確定。達(dá)到垮落帶深度時(shí)，一般會(huì)出現(xiàn)掉鉆及卡鉆現(xiàn)象，有時(shí)可能出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，往下無(wú)法繼續(xù)鉆進(jìn)。該鉆孔在430m出現(xiàn)了取芯卡鉆現(xiàn)象，在433.00～435.69m和448.00～448.20m出現(xiàn)了掉鉆現(xiàn)象，導(dǎo)水裂縫帶內(nèi)巖性特征情況見圖3。

彩色電視測(cè)井主要是通過(guò)鉆孔成像的方式，通過(guò)觀測(cè)鉆孔壁的情況來(lái)直觀確定，此方式只有在鉆孔無(wú)水的情況下才能獲得清晰的圖像，盡而直接觀測(cè)。實(shí)踐證明，一般難度較大，很難成功，本次該項(xiàng)未取得成果。

2.2理論成果的來(lái)源

經(jīng)本礦巖石力學(xué)測(cè)試及巖芯傾角測(cè)定，該煤層覆巖為中硬巖、中緩傾角，導(dǎo)水裂縫帶高度計(jì)算公式：

式中：HK——垮落帶最大高度，m；

HL——導(dǎo)水裂縫帶最大高度，m；

∑m——累計(jì)采厚，以煤層厚度計(jì)，m；該孔煤層厚度3.20m。

圖3　導(dǎo)水裂縫帶巖性特征

表1　煤層開采導(dǎo)水裂縫帶及垮落帶高度計(jì)算表

3　實(shí)測(cè)成果與理論成果分析

鉆探綜合判定裂導(dǎo)水縫帶高度41.95m（深度413.21～455.16m），垮落帶7.16m（深度448～455.16m）；理論計(jì)算垮落帶高度范圍7.2～11.6m，導(dǎo)水裂隙帶高度范圍31.1～45.78m。理論與實(shí)測(cè)相差不大，綜合確定7131工作面煤層采厚為3.20m時(shí)，導(dǎo)水縫帶高度41.95m，垮落帶7.16m。

4　結(jié)束語(yǔ)

祁東煤礦7131綜采工作面采后“兩帶”觀測(cè)鉆孔的合理施工方法，取得了可靠的實(shí)測(cè)成果，為該工作面煤層合理及安全開采提供了可靠的理論依據(jù)及實(shí)踐依據(jù)。提出了兩帶高度的確定方法。

（1）通過(guò)鉆井過(guò)程中簡(jiǎn)易水文觀測(cè)包括漏失量、水位觀測(cè)。

（2）鉆探取芯巖芯完整程度包括巖芯的完整程度變化、裂隙情況等。

（3）鉆進(jìn)過(guò)程中的一些異常現(xiàn)象包括掉鉆、吸風(fēng)現(xiàn)象等。

（4）有條件時(shí)可進(jìn)行彩色電視測(cè)井直接觀測(cè)。

（5）據(jù)不同的巖層情況采用不同的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算。

（6）為相同條件的煤層開采提供了可靠的借鑒；通過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)的比較，同時(shí)論證了經(jīng)驗(yàn)公式的可靠性。

［1］國(guó)家煤炭工業(yè)局.建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程（煤行管字【2000】第81號(hào)）［S］.

［2］安徽煤田地質(zhì)局第三勘探隊(duì).安徽省宿州市祁東煤礦資源/儲(chǔ)量核實(shí)地質(zhì)報(bào)告［R］.2005.

［3］DZ/T0215-2002煤、泥炭地質(zhì)勘查規(guī)范［S］.

P634

B

1004-5716（2016）03-0170-03

2015-03-10

2015-03-11

李滿堆（1982-），男（漢族），甘肅天水人，工程師，現(xiàn)從事煤田地質(zhì)勘探技術(shù)工作。