祁東煤礦7131“兩帶”采后觀測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，安徽宿州234000）

祁東煤礦7131“兩帶”采后觀測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，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7131“兩帶”觀測鉆孔的施工，介紹了施工方法，取得了7131工作面采高為3.20m時的導(dǎo)水裂縫帶高度及垮落帶高度，并采用理論計算與實測數(shù)據(jù)的比較，為該工作面淺部煤層安全開采提供了準確可靠的成果依據(jù)。

兩帶；導(dǎo)水裂縫帶；垮落帶；兩帶觀測

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)及特點等，通過實際觀測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)合的方式進行施工，先按照從299.87m開始取芯鉆進至368m，擴孔并選擇在隔水巖層下套管并用水泥全封閉管外止水，嚴格檢查止水效果，確保止水可靠無誤，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，掃孔超過底口以下的深度不小于200mm，然后對止水效果進行檢查，管內(nèi)水位變化經(jīng)過8h不大于40mm，止水合格。

（3）止水合格后，開始基巖觀測段鉆進時，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時，沖洗液漏失量的觀測方法是，開鉆后測定一次水源箱水位，并記錄開鉆時間、鉆孔深度，采用每鉆進0.5m測定和記錄一次。

（5）清水鉆進后，起鉆后、下鉆前均測定鉆孔內(nèi)水位。當(dāng)停鉆時間較長時，每隔5～10min觀測一次水位。

（6）鉆進過程中確定已進入導(dǎo)水裂縫帶頂點位置時，記錄了準確的深度，此后繼續(xù)鉆進時安排了有經(jīng)驗人員把鉆，記錄鉆具了振動、卡鉆、掉鉆等情況，每次起鉆后觀測了有無向孔內(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，準確判斷了巖層的層位、巖性、傾角、確定了強風(fēng)化帶深度約364.80m。

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

（9）封孔前進行了彩色鉆孔電視探測、聲速測井和常規(guī)測井等工作。

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

2　實測成果與理論成果來源

2.1實測成果的來源

一般通過鉆探與電視測井相結(jié)合的方式取得，鉆探最主要的手段是通過鉆進過程中簡易水文觀測及鉆孔出現(xiàn)的一些異常現(xiàn)象來判定。

首先，導(dǎo)水裂縫帶深度可通過鉆進過程中循環(huán)液的漏失情況及觀測鉆孔內(nèi)水位來確定，一般到達裂縫帶時循環(huán)液消耗量會突然變大或全漏失，同時鉆孔內(nèi)水位急速下降埋深加大或水位降至孔底。該孔鉆進至孔深413.21m處出現(xiàn)循環(huán)液全部漏失，濃泥漿堵漏無效，使用現(xiàn)有設(shè)備注水，均小于漏失量。同時觀測了鉆孔水位，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

通過水位觀測可以看出，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處時水位約260m，初步判斷與垮落帶積水相連通。

其次，在沒有構(gòu)造影響的情況下，可通過鉆孔取芯的巖芯完整性、裂隙發(fā)育程度等來確定。達到垮落帶深度時，一般會出現(xiàn)掉鉆及卡鉆現(xiàn)象，有時可能出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，往下無法繼續(xù)鉆進。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。

彩色電視測井主要是通過鉆孔成像的方式，通過觀測鉆孔壁的情況來直觀確定，此方式只有在鉆孔無水的情況下才能獲得清晰的圖像，盡而直接觀測。實踐證明，一般難度較大，很難成功，本次該項未取得成果。

2.2理論成果的來源

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

式中：HK——垮落帶最大高度，m；

HL——導(dǎo)水裂縫帶最大高度，m；

∑m——累計采厚，以煤層厚度計，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算表

3　實測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。理論與實測相差不大，綜合確定7131工作面煤層采厚為3.20m時，導(dǎo)水縫帶高度41.95m，垮落帶7.16m。

4　結(jié)束語

祁東煤礦7131綜采工作面采后“兩帶”觀測鉆孔的合理施工方法，取得了可靠的實測成果，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)及實踐依據(jù)。提出了兩帶高度的確定方法。

（1）通過鉆井過程中簡易水文觀測包括漏失量、水位觀測。

（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）鉆進過程中的一些異?，F(xiàn)象包括掉鉆、吸風(fēng)現(xiàn)象等。

（4）有條件時可進行彩色電視測井直接觀測。

（5）據(jù)不同的巖層情況采用不同的經(jīng)驗公式進行計算。

（6）為相同條件的煤層開采提供了可靠的借鑒；通過實測數(shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)的比較，同時論證了經(jīng)驗公式的可靠性。

［1］國家煤炭工業(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）［S］.

［2］安徽煤田地質(zhì)局第三勘探隊.安徽省宿州市祁東煤礦資源/儲量核實地質(zhì)報告［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。