地面區(qū)域治理效果驗(yàn)證技術(shù)研究與實(shí)踐

張會(huì)松

【摘 要】自2013年提出區(qū)域治理技術(shù)理論，并在冀中能源峰峰集團(tuán)有限公司九龍礦13445N工作面試行成功后，至今，已在邢礦集團(tuán)邢東礦、峰峰集團(tuán)有限公司九龍礦、羊東礦、梧桐莊礦、辛安礦、焦煤集團(tuán)趙固礦等華北地區(qū)受高承壓奧灰水威脅礦井推廣應(yīng)用。區(qū)域治理效果驗(yàn)證技術(shù)作為區(qū)域治理輔助工程技術(shù)值得深入研究。

【Abstract】Since the theory of regional governance was put forward in 2013， and it was successfully tested in 13445N work face of Jiulong mine of Jizhong Energy Fengfeng Group Company Limited， and up to now， it was widely applied in the mine which was threatened by high pressure ordovician limestone rock water in the Xingdong mine of Xingtai Mining Industry Group， Jiulong mine， Yangdong mine， Wutongzhuang mine， Xinan mine of Fengfeng Group ， and Zhaogu mine of Coking Coal Group. As an auxiliary engineering technique， regional governance effect verification technology deserves further study.

【關(guān)鍵詞】區(qū)域治理；效果；研究與實(shí)踐

【Keywords】regional governance； effect； research and practice

【中圖分類號(hào)】TD2 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2018）02-0181-02

1 引言

隨著辛安礦216采區(qū)地面區(qū)域治理工程的施工，面臨著開(kāi)展區(qū)域治理驗(yàn)證工作的實(shí)際問(wèn)題。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，辛安礦通過(guò)對(duì)已進(jìn)行地面區(qū)域治理地區(qū)的水文地質(zhì)條件進(jìn)行綜合分析，采用井下鉆探及物探手段，開(kāi)展了地面區(qū)域治理效果驗(yàn)證工作，并取得一定的成效?，F(xiàn)將辛安礦區(qū)域治理效果驗(yàn)證技術(shù)研究與實(shí)踐過(guò)程中的一些體會(huì)與經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，提出適用于薄層區(qū)域治理工程的區(qū)域治理效果驗(yàn)證技術(shù)理論以饗廣大同仁。

2 區(qū)域治理效果驗(yàn)證設(shè)計(jì)

2.1設(shè)計(jì)目的

利用井下鉆探，對(duì)經(jīng)地面區(qū)域治理后的塊段內(nèi)，下伏山伏青、大青灰?guī)r含水層的富水性、隔水層的完整性進(jìn)行探查，進(jìn)而對(duì)地面區(qū)域治理效果進(jìn)行驗(yàn)證和評(píng)價(jià)。

2.2 布孔原則

為保證區(qū)域治理驗(yàn)證孔布置的合理性、科學(xué)性，布置鉆孔時(shí)遵循以下原則：

①依托掘進(jìn)工作面巷道，每200～300m布置一個(gè)鉆場(chǎng)，每個(gè)鉆場(chǎng)布置2～3個(gè)鉆孔，鉆孔在鉆場(chǎng)周?chē)?00m范圍內(nèi)分散布置，最終保證地面區(qū)域治理相鄰鉆孔形成的條帶內(nèi)均有驗(yàn)證鉆孔。

②地面區(qū)域治理鉆孔集中出層段、已發(fā)現(xiàn)的漏失點(diǎn)、斷層破碎帶、區(qū)域治理邊界外圍以及物探異常區(qū)加密布孔，一般周邊60m范圍內(nèi)需布置一組2個(gè)鉆孔。

③區(qū)域治理驗(yàn)證孔設(shè)計(jì)終孔層位為大青煤底板下5m。

2.3 鉆孔結(jié)構(gòu)

鉆孔一開(kāi)孔徑≥Φ133mm，鉆進(jìn)26m后，下Φ108mm（管外徑）×8mm（管壁厚）×25m（長(zhǎng)度）套管，二開(kāi)孔徑為≥Φ75mm，裸孔至終孔。若鉆孔開(kāi)孔穿煤或孔口段在巷道下方穿過(guò)時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)增加套管長(zhǎng)度，具體值在鉆孔單孔設(shè)計(jì)中規(guī)定。

3 技術(shù)要求

①孔口套管使用水泥漿固管。水泥漿凝固72小時(shí)后掃孔，進(jìn)行注水耐壓試驗(yàn)，耐壓試驗(yàn)壓力達(dá)到設(shè)計(jì)壓力及以上，穩(wěn)定30min以上，且鉆孔及鉆場(chǎng)四周不漏水為“合格”， 否則對(duì)套管重新注漿，直至試壓“合格”。

②套管耐壓試驗(yàn)合格后，孔口必須安設(shè)耐壓大于設(shè)計(jì)壓力的高壓水門(mén)。

③區(qū)域治理驗(yàn)證鉆孔在山伏青層位每米取一次巖粉，在小青煤下5～10m至終孔段進(jìn)行取芯鉆進(jìn)，巖芯采取率不小于70%。

④鉆孔施工過(guò)程中，要詳細(xì)觀察、收集地層變化情況，見(jiàn)標(biāo)志層（煤或石灰?guī)r）時(shí)要及時(shí)丈量標(biāo)志層位置并及時(shí)填好鉆探記錄。

⑤鉆孔施工過(guò)程中出（漏）水時(shí)，須及時(shí)匯報(bào)，停止鉆進(jìn)，要詳細(xì)記錄出（漏）水孔深，觀測(cè)并收集鉆孔穩(wěn)定水量、水溫、水壓或漏失情況等資料。

⑥鉆孔施工結(jié)束后，相關(guān)單位按有關(guān)規(guī)定進(jìn)行驗(yàn)收。驗(yàn)收合格后，施工單位須及時(shí)上交鉆探原始記錄，并根據(jù)生產(chǎn)安排及設(shè)計(jì)要求進(jìn)行封孔。

4 施工技術(shù)要求

4.1 設(shè)備要求

驗(yàn)證孔設(shè)計(jì)單孔孔深一般>135m，為了完成本次鉆探任務(wù)，選擇坑道鉆機(jī)ZLJ-2350、ZLJ-2300B（A）等鉆機(jī)額定鉆探能力≥300m鉆探設(shè)備，并配備BW-320型泥漿泵。

4.2 鉆場(chǎng)要求

鉆場(chǎng)規(guī)格：6m（長(zhǎng)）×4m（深）；鉆場(chǎng)底板要臥到實(shí)底（露出大煤底板），取平，摸頂，保證底板平整，浮煤、渣清理干凈，以及鉆場(chǎng)頂、幫支護(hù)牢靠；鉆場(chǎng)外口處挖沉淀池和循環(huán)池，規(guī)格為：1m（長(zhǎng)）×1m（寬）×0.6m（深），之間間隔0.5m，并留設(shè)水溝，規(guī)格為0.3m（寬）×0.3m（深）；鉆場(chǎng)外口留設(shè)25mm球型閥自壓水管接頭，并留設(shè)電源截路，保證能正常供水供電；鉆場(chǎng)范圍20m內(nèi)要安裝有直通調(diào)度室的電話。

4.3 排水系統(tǒng)

鉆探施工期間預(yù)計(jì)最大涌水量為1.0m3/min，鉆場(chǎng)附近應(yīng)設(shè)有集中排水點(diǎn)，并安設(shè)排水及備用排水能力≥1.0m3/min的排水系統(tǒng)，將涌水經(jīng)排水管路直排至水倉(cāng)。

5 取得的成效

5.1 現(xiàn)場(chǎng)鉆探方面

通過(guò)施工區(qū)域治理驗(yàn)證孔，在現(xiàn)場(chǎng)施工鉆探方面取得以下實(shí)踐成果：

①工期。驗(yàn)證孔較普通探查鉆孔增加了注漿隔離、測(cè)斜、取芯等工藝流程，單孔施工工期一般可達(dá)12天/孔。

②成效。通過(guò)組織施工對(duì)比，若同一鉆場(chǎng)布置2～3個(gè)鉆孔，進(jìn)行交替作業(yè)可提高鉆探成效，與單孔逐個(gè)施工對(duì)比，可縮減工期2～3天。

5.2 技術(shù)成果

①取芯成果。所有施工的區(qū)域治理驗(yàn)證鉆孔均按要求取芯，通過(guò)實(shí)踐，鉆孔在大青灰?guī)r段取芯率可達(dá)70%～90%，砂巖段取芯率較差一般為60%～70%，最低不足50%。單孔取完整巖芯長(zhǎng)度最大可達(dá)70cm，最小為5cm，一般為10～30cm。

②測(cè)斜成果。按照設(shè)計(jì)要求，目前施工的區(qū)域治理效果驗(yàn)證孔僅檢3孔因現(xiàn)場(chǎng)條件影響，未能測(cè)斜外，其余16個(gè)鉆孔均進(jìn)行了測(cè)斜工作，測(cè)斜率94%。鉆孔測(cè)斜成果見(jiàn)下表1。

由上表1可知，所施工的鉆孔較設(shè)計(jì)軌跡，平面位置和垂直面偏差一般小于10m，僅個(gè)別鉆孔達(dá)到20m。在滿足布孔原則的基礎(chǔ)上，達(dá)到了區(qū)域治理效果驗(yàn)證的目的；鉆孔偏斜規(guī)律為：方位角在90°～270°之間時(shí)，鉆孔方位均按順時(shí)針?lè)较蚱疲轿唤窃?70°～360°之間時(shí)，方位按逆時(shí)針偏移，且鉆孔越接近立孔，方位偏差越大。

③水文地質(zhì)探查情況。截止目前共施工驗(yàn)證孔17個(gè)，所有鉆孔均揭露野青、山伏青灰?guī)r含水層，16個(gè)鉆孔揭露大青灰?guī)r含水層。

鉆孔揭露野青灰?guī)r含水層時(shí)基本無(wú)水，也無(wú)漏失情況，野青灰?guī)r含水層富水性極差；鉆孔揭露山伏青灰?guī)r含水層時(shí)，鉆孔單孔最大涌水量為8m3/h，一般為0.1～2m3/h，水位為-286m～-536m，水溫22～23℃，水無(wú)色，伏青灰?guī)r含水層弱富水；揭露大青灰?guī)r含水層時(shí)，鉆孔單孔最大涌水量為6m3/h，一般為0.1～2m3/h，水位-493～-105m，水溫21.9～23.5℃，水為褐紅色，為地面鉆孔循環(huán)液水，大青灰?guī)r含水層富水性弱。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)施工驗(yàn)證孔以及前期物探工作，對(duì)地面區(qū)域治理效果進(jìn)行了驗(yàn)證，表明地面區(qū)域治理工程效果良好，達(dá)到了區(qū)域治理目的，查明了該區(qū)水文地質(zhì)條件，為該區(qū)安全無(wú)水害生產(chǎn)提供了條件。endprint