淺析鉆孔套管斷裂事故處理技術
論文導讀:：由于礦壓活動，引起鉆孔套管斷裂及鉆場周圍底板鼓起出水，根據現場情況分析，研究處理方案。采取先擴孔提取斷裂套管，再下放小直徑套管，然后采用落沙封堵裂隙點、沙漿混合注漿的方法，成功治理了底板鼓起出水，消除了礦井安全隱患，取得良好的安全經濟效益。
論文關鍵詞：鉆孔/施工/套管/擴孔/注漿
1、鉆孔基本情況
淄礦集團埠村煤礦東區(qū)為解決431輔助下山采區(qū)、423采區(qū)的防塵用水，在-390m東大巷施工一徐灰觀測鉆孔，2006年11月7日開工。開孔層位3煤頂板細砂巖，終孔層位徐灰，終孔孔深219.9 m，水量72.0 m3/h，壓力4.0MPa，鉆孔結構為雙層套管，水泥固結。第一層套管Φ127×8mm、共24.50m，第二層套管Φ89×8mm、共186.50m。，2007年1月8日竣工后即投入防塵用。該鉆孔投入使用兩個月，周圍未出現任何異常現象，2007年3月11號發(fā)現鉆孔周圍出水，鉆孔以東8m范圍內底板多處地點涌水，最遠兩處出水點距鉆孔23m。最大涌水量為43.53m3/h。
2、鉆孔及周邊巷道出水原因分析
根據現場實際情況，巷道底板多出底鼓，平均底鼓0.5m左右機械論文，且兩幫均有片幫，頂板冒落，巖層斷裂痕跡，并且發(fā)現鉆場內水泥澆筑的鉆機平臺出現明顯裂縫，分析為礦壓多次活動使鉆孔產生裂隙，導致鉆孔產生滲漏，發(fā)生底板突水。由于礦壓活動仍在繼續(xù)，鉆孔的危險程度在加劇，根據以往經驗一般礦壓破壞底板深度在12m左右。因此決定采用在孔內重新下套管落沙封堵裂隙點的方法，進行封堵裂隙和加固鉆孔及周圍底板，同時封堵鉆孔，消除隱患。
3、鉆孔治理方案
3.1套管選擇及施工：根據鉆孔周邊出水情況，采用在孔內重新下放小直徑套管，進行套管固結后，采用落沙封堵裂隙點的辦法，進行封堵裂隙和加固鉆孔及周圍底板，同時封堵鉆孔。小直徑套管采用直徑為Φ60mm無縫鋼管，從孔口開始下放套管,當套管下放至孔內３.８m處，套管無法下放，隨即改用１寸管子下放，仍然不能下放。在此情況下，分析是套管在孔口下3.8m處已斷裂并錯位。為探明套管斷裂情況及錯動方向，加工直徑為Φ73 mm的圓木木塞沿Φ60mm的套管下放，經兩次用木塞撞擊套管留下的印跡分析確認，斷裂處上下套管重合處不足2０mm。套管斷裂后，上部套管向巷道中心方向移動。針對上述情況，決定首先采用大孔徑鉆頭擴孔，鉆進至套管斷裂處，提出上部斷裂套管，再下Φ60mm套管進行落砂封堵的方法，同時注漿封堵鉆孔。
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-390m東大巷防塵孔套管斷裂剖面示意圖
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-390m東大巷防塵孔套管斷裂平面示意圖原套管第一層外徑Φ127mm、壁厚8mm、第二層套管外徑Φ89mm，壁厚8 mm,所以擴孔鉆頭孔徑采用Φ219×16mm,巖芯管為Φ219×6mm，每段長500mm,采用絲扣連接方式加長巖芯管。擴孔施工鉆進3.8m，找到套管斷裂部位后，然后停止鉆進機械論文，并成功提取上部斷裂套管3.8m 。套管提出后，沿下部Φ89mm套管下放小直徑Φ60mm套管7.5m，小直徑Φ60mm套管外漏孔口0.7m,進入下部Φ89mm套管2.7m（如上圖所示）。
3.2落砂封堵：Φ60mm套管下到預定深度后，用兩付卡子將套管固定在鉆機架上。孔口處用Φ60mm高壓水門連接落砂管后，實施落沙。因Φ60mm套管與原89mm套管間隙大，孔內水壓高，水量大，要反復多次落砂，保證施工效果。施工方案如下圖所示。
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-390m東大巷防塵孔落砂堵水示意圖
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4、鉆孔及出水點封堵施工
4.1選材：
原套管外徑Φ89mm、壁厚8mm、內徑Φ73mm，故采用60mm套管下至50m深度，孔內全部細砂充填，使細砂在靜水壓力下充填出水裂隙。Φ60mm套管外徑Φ70mm（包括接箍），原套管與新下套管間隙1.5mm。
4.2落沙充填：
在Φ60mm套管上安裝落沙裝置。即孔口套絲連接安裝兩個Φ60mm高壓閘閥，中間為一直徑Φ89mm，長度0.5m的落沙容器龍源期刊。施工時，關閉下部閘閥，打開上部閘閥，向容器內注沙。注沙容器滿沙后。在關閉上部閘閥，打開下部閘閥。利用鉆孔內靜水壓力，讓細砂在孔內自由沉淀，向出水裂隙處充填。在經過3天的落沙施工后，共注入細砂500Kg左右，巷道底板各出水點處均有細砂返出，且水量逐步減小。
4.3注漿方法
4.3.1采用純壓式注漿，一般采用連續(xù)注漿的方法，盡量使?jié){液擴散到裂隙中，注漿過程中發(fā)現跑漿，采取對跑漿處用快凝水泥或棉砂堵塞。
4.3.2漿液配比：根據注漿試驗情況確定注漿液濃度，注漿過程中一般采用一濃一稀的原則，初步確定以下漿液配比的選擇。
注漿初期：漿水灰比1.5:1
注漿過程中:1:1
注漿起壓后:漿液水灰比1.5:1
底板鉆孔周圍跑漿:漿液水灰比0.5～0.7:1
4.3.3注漿泵量一般初期采用較小泵量，根據吸漿情況再調整泵量，注漿起壓時減小泵量，直至達到注漿結束標準。
4.3.4注漿結束標準：
注漿終壓標準:大于靜水壓力的1.5倍,即6MPa。
注漿量標準:一般要求不吸漿為結束標準,對于達到終壓標準,吸漿量小于20L/min,維持時間10min以上也可結束注漿。
終壓、終量漿液配比標準：漿液水灰比不小于1.5:1。
4.3.5注漿材料、注漿方式及注漿設備：
注漿材料采用標號425的普通水泥。
注漿方式采用人工上料、機械和人工二次拌漿。
注漿設備選用NBB250/6型注漿泵一臺。
4.3.6注沙封堵裂隙取得良好效果后，對鉆孔進行水泥砂漿注漿。即在落沙容器內繼續(xù)注入細砂，然后利用泥漿泵向落沙容器內注入水泥漿液。使水泥漿液在落沙容器內與細砂混合。以大于鉆孔水壓1.5倍的泵壓（水壓4MPa機械論文，注漿壓力6MPa），高壓向孔內注漿。
4.3.7在鉆孔出水現象消除后，對防塵孔進行水泥封孔注漿
注漿初期：漿水灰比1：0.8，泵壓4.3MPa，用水泥1.5噸。
二次注漿: 漿水灰比1：1.1，泵壓5.0MPa，用水泥1.3噸。
三次注漿: 漿水灰比1：1.2，泵壓6.5MPa，用水泥0.4噸。
注漿完成后起壓，壓力7.0MPa，穩(wěn)壓20分鐘后，壓力為5.0MPa。
至此，對防塵孔的注漿封孔工作完成。
5、施工效果
經過對防塵孔擴孔提取套管，落沙封堵裂隙和水泥封孔注漿后，鉆場周圍底板各出水點都成功封堵。鉆孔內無出水現象。為確保安全，施工結束后，對鉆孔及巷道底板進行了1個月的定期觀測，期間沒有發(fā)現底鼓和出水等異常現象，表明鉆孔處理工程取得了良好效果。消除了安全隱患，取得良好的安全經濟效益。
