关键词：导水通道；水害；防治技术
煤矿的水害防治工作的重点有两个：一是确定采掘煤层的充水水源的具体位置；一是确定导水通道的具体建立方式。只有确定了充水水源的具体位置，才能制定出对应的有效的水害防治策略。煤矿自身就存在较为复杂的水文环境与地质条件，并且随着其深度的加深，复杂性也会随之加深。这也就造成确定煤矿充水水源的具体位置和导水通道建立方式的非常困难，需要通过多种不同的勘察方式来帮助完成。
1 概况
淮河能源控股集团煤业公司张集煤矿开采的1613A工作面所处的西三1煤上采区煤岩层的构造形态为一单斜构造，根据西二1煤采区1413A工作面底板破坏带探查结果显示，A组煤工作面回采后底板破坏带不会波及至太灰下伏的奥灰、寒灰地层，正常状态下太灰含水层与下伏奥灰、寒灰含水层（组）基本无水力联系，但如太灰与奥灰层位发育陷落柱或其它导水通道，奥灰水将可能威胁1煤采掘。故1613A工作面开采所受的主要水害威胁为1煤层顶、底板砂岩裂隙含水层和1煤底板太原组灰岩含水层、奥陶系灰岩水。
2 导水通道的发现
在西三1煤采区-600m灰疏水巷，设计一定向长钻孔，孔号为11#孔，孔深427m，钻孔沿1煤底板C33下灰岩施工。该孔于2018年4月15日施工，2018年4月28日于孔深330m处出水，至344m时停钻，初始水量约3m3/h，水温39°；钻杆全部起拔完毕后稳定水量220m3/h，水温40.5°，关孔后稳定水压5.9MPa。具有水流量大且稳定、水温高和水压高等特征。
为查明该出水区的富水范围、富水性，在井下利用西三1煤采区-600m水平疏水巷施工了探查钻孔。探查钻孔开孔位置位于西三1煤采区-600m疏水巷，近东西走向布置，以11#长钻孔终孔344m为中心，南北两侧每隔20m布置一个近走向长钻孔，钻孔进入预计垂向导水通道前30m开始沿C33下灰岩施工，钻进至超过预计垂向导水通道30m终孔。设计6个定向顺层长钻孔（2个主孔，4个分支孔），工程量为1587m。各探查孔最大水量3m3/h，水温小于36℃，水源为太灰水。根据探查钻孔及周边相邻的已施工完毕的长钻孔共7个钻孔资料分析，探明1613A工作面底板垂向导水通道在C33下层位发育范围为一长约52m、宽约33m的椭圆形区域，
3钻探探查成果
探查钻孔开孔位置位于西三1煤采区-600m疏水巷，东西近走向布置，以11#长钻孔终孔344m为中心，南北两侧每隔20m布置一个近走向长钻孔，钻孔进入预计垂向导水通道前30m开始沿C33下灰岩施工，钻进至超过预计垂向导水通道30m终孔。设计6个定向顺层长钻孔（2个主孔，4个分支孔），工程量6个1587m。各探查孔最大水量3m3/h，水温不大于36℃，为太灰含水层出水，无奥灰含水层异常出水。根据探查钻孔及周边相邻的已施工完毕的长钻孔共7个钻孔资料分析，探明1613A工作面底板垂向导水通道在C33下层位发育范围为一长约52m、宽约33m的椭圆形区域。
4 1613A工作面底板垂向导水通道治理
4.1 布孔原则
本次工程施工主孔1个、分支孔2个，通过地面丛式钻孔对1613A工作面底板垂向导水通道进行注浆治理，治理范围为长约52m、宽约33m的椭圆形区域。 由于浆液扩散半径一般为30m，故钻孔设计间距为15～25m；西三1煤采区-600m一灰疏水巷定向长钻孔11#孔出水层位为C33下灰岩，出水水源经常规水质化验为奥灰水，故治理目的层确定为C33灰～C311灰，以封堵出水通道，验证孔单孔出水量小于3m3/h即表示注浆效果合格。
4.2 工程量
本工程共施工1个主孔、3个分支孔。
4.3 钻探施工技术要求
4.3.1施工顺序
原则上先施工注1#孔（主孔），并进行注浆，待注1#孔结束后，再施工注1-1#并注浆，后施工注1-2#孔并注浆。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆机动孔根据主孔及注1-1#、注1-2#施工情况再研究确定。
4.3.2取芯
全孔采用无芯钻进。
4.3.3固管
每路套管下置后，管壁外环状间隙用水泥浆充填至孔口，待候凝48小时后开展止水质量检查。
4.3.4钻具校测
钻进时每100m、终孔及扩孔结束时均要准确丈量钻具，并合理平差。
4.3.5测井
直孔进行全孔常规数字测井。
4.3.6定向造斜
分支钻孔要求定向造斜，终孔落点离设计终孔点距离不大于2m。
4.3.7井斜控制
钻井过程中严格按照设计参数施工，同时根据设计要求进行随钻监测，及时调整施工参数与措施；钻进时，应按照给定的工具面给压，控制钻压和给进速度。给压要均匀，避免钻压时大时小，引起工具面大幅度变化，影响定向效果；定向钻进过程中，应及时准确地测量井斜和方位，并绘制钻孔轨迹，以便随时掌握钻孔的实际发展变化情况，指导施工；维护好钻井液性能，提高钻井液的防塌能力和护壁封堵能力，控制失水量，不得在易垮塌井段循环处理钻井液，控制起下钻速度，防止因压力波动造成井壁失稳，确保钻孔质量。
4.3.8钻孔完成设计任务后，全孔用水泥浆或水泥砂浆封闭。
5 工程实施
5.1施工概述
张集矿1613A工作面底板垂向导水通道治理工程注1孔于2018年9月12日开工，9月17日一开Φ245mm钻进至445.23m，测井后用Φ350mm钻头扩孔。9月23日扩孔到位，下置Φ273×10.16m石油套管并采用石油固井。候凝结束后先用Φ245mm钻头透到孔深446m，然后采用Φ216mm定向钻进到618.49m，常规测井后用Φ245mm钻头扩孔。10月2日扩孔到位，下置Φ177.8×9.19m石油套管并采用石油固井。候凝结束后使用Φ152mm复合片钻头进行三开钻进，孔深632m时开始耗浆，10月6日至647.8m时，消耗量约30方/小时，647.8～660.4m全漏。经勘探处及张集矿共同研究并请示集团公司同意停钻注浆。
5.2注浆量及水泥用量
本工程共注浆12次，其中注1主孔7次、1-1分支1次、1-2分支1次、1-3分支3次。累计注浆量：7695.3m3，水泥用量:6469.39t。其中42.5#2736.08t，32.5#3733.31t。
5.3钻孔封闭
12月31日注1-3#分支孔注浆结束时，未往孔内压清水，水泥浆留在孔内已将钻孔全封闭。
6结束语
本次通过地面丛式钻孔对1613A工作面底板垂向导水通道进行注浆治理，治理范围为长约52m、宽约33m的椭圆形区域。工程施工主孔1个、分支孔3个。4个钻孔终孔落点与设计位置平面偏移小于2m，均符合设计要求。通过实施底板导水通道治理，为安全开采提供了技术保障，该项技术成熟可靠，值得推广使用。
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论文作者: 周永引
论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年3期
论文发表时间:2020/4/3
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