摘要：孔封闭是煤田地质钻孔施工最后一个环节，也是煤田勘探工作重要组成部分，封闭质量直接关系着今后矿井安全生产。本文介绍了钻探施工的封孔目的、封孔所需材料及其用量计算方法等并总结了实践中钻孔封闭施工的注意事项及技术经验。
关键词：封孔要求；封孔法
一、封孔的目的
未经钻探施工的岩、煤层，即不会与大气接触，也不会使它们之间互相连通。在煤田勘探中经过钻探施工之后，情况就发生了根本变化。每个钻孔所穿过的不同岩层、煤层就会互相串通起来形成一根根注水管道，如不及时进行封闭，将来矿井开采时，地下水和地面水就会通过钻孔注入井下、造成淹没矿井的严重事故。封孔的主要目的，就是采用砂浆封闭钻孔，从而起到止水的目的。因此，对勘探区施工钻孔都必须认真地进行封闭。钻孔封闭质量的好坏，直接关系着今后矿井的安全生产。
二、封孔的要求1.根据本煤田地质地层情况，借鉴兄弟煤田地质队的经验和对正在开发的矿井进行考察，由地质技术人员提出以下封孔要求；封闭孔段：自孔底向上封第一煤层以上的30~50m；封闭方式：多为基岩孔段全封闭。当煤田之间﹥80m或复盖层底部分距第一层煤﹥100m者，可以段封闭各煤组和复盖层底部。分段封闭时要求架稳妥可靠；封孔村料：325＃以上的不变质，不失效的硅酸盐水泥。水泥和细砂比例为1：1；孔口封闭2米，并埋设标南桩。
三、封孔材料及其用量计算
（1）钻孔竣工电测后由地质技术人员下达封孔设计书，技术人员按设计要求确定封孔方法，计算封孔材料数；供应部门按要求向机场派送质量合格，数量足够的封孔料，机台按设计及操作要求进行封孔。
（2）封孔材料用量的计算。采用的砂浆配比是水泥：砂：水=1：1：o.7；根据钻孔孔径和设计封闭长度计算出封孔需要量，并追加5％的耗损量。
①封闭段距实际需要的砂浆重量：QI=0.785D2KLV（kg）
D——标准孔径，mm；
K——超径系数取1.2—1.3；
L——封闭段距长度，m；
V——砂浆相对密度取1.94.
②所需水泥的重量：Q2=Q1/N1+N2+N3（kg）
式中N1、N2、N3——水泥、砂子、水比例系数。
③所需细砂子的重量：Q3=Q2*N2（kg）
④所需水的重量：Q4=Q2*N3（kg）
（3）对设备和钻具进行一次认真检查；确保泥浆泵工作，管线和钻具畅通，接头处密封良好。
（4）设计分段封闭地钻孔，要事先在预定孔段用草把或丝架桥，同时投入一定量的碎石、黄泥填实，使架桥稳妥可液浆不致流失。
（5）劳动组织。参加封孔人员，在机长或工程技术人员统一指挥下，要事先明确分工，以便在封孔时各负其责，有条有序。
四、封孔工艺过程
（1）在准备工作完毕后，即行下钻进行封孔，如果下钻遇阻，则应采取有效措施（如扫孔、调整泥浆性能、冲洗等），使孔内畅通无阻。下钻时一定要去掉粗径钻具和钻铤、只下钻杆。这样的好处是可以减少出现事故的机率，减少灌注时水泥的流动阻力，上钻时抽吸作用较小。钻具一定要下到封闭孔段，距离底部不得超过0.5米的地方。禁止中途灌不能依靠其比重大而下行，导致下部分孔段不能封闭。经过透孔检查，实际也正是如此。如3101孔，终孔孔深为428.43米。实际封闭到411.57米。其下为放空孔段。分析其原因。就是于封闭孔钻具没有下到孔底所致。
（2）封孔钻具下完后，用钻度为18秒的稀泥水浆进行洗孔，洗孔是应兼顾复盖孔段的护问题。
（3）配制水泥砂浆：水泥砂浆配比：水泥：细砂：清水=1：1：0.6此配比经过地表试验，可泵性符合要求，凝固良好。砂浆比重1.95-2.05；现场配浆要求严格控制水灰比。如在0809孔封闭时就是按照此配制水泥的。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆候凝20天后下钻透孔检查。取出水泥芯凝固良好。强度相当于4-5级岩石。水泥芯中，砂粒布分均布均匀。分选不明显。而在1308孔，由于机台计算错误，没有严格控制水灰比（水灰达0.7-0.75）该孔砂料候凝58均匀。分迁较为明显。
配浆方法：先揉成计算好的配浆清水加入器内（严禁随意添加配浆水）。然后逐包地加入水泥，并搅拌均匀。最后边搅拌边徐徐加入细砂，使人均匀。搅拌方法可用人搅拌或用喷枪进行搅拌。强调一次配浆完毕，以便作到一次灌完。避免多次配浆，多次灌注。0809孔就是一次后配浆灌完毕，该孔径经候凝20天后进行全孔透检，从透检物取出的水泥芯来看，在115米的封闭孔段中，上下凝固良好，无间断放空现象。而在3111孔，由于两次多次的配浆，一两次灌注，故封闭的孔段中途的出现凝固间断的16米。0504也是于多次配浆，多点灌注从而造成外凝固间断，直接孔质量压水替浆：灌完毕后，不得提动钻具，应立即将莲蓬关放入替水箱（池）中，开泵替浆，同时开慢车动钻具强调定量替浆，禁止估时替浆。这道式序是灌注成败的关键环节。替浆少量，会导致大量水泥列留在钻开杆内，替浆量多，又会把水泥砂推出设计封闭孔段，甚至排出外孔外。如3101孔设计封闭133米，封闭时用水泥1500公斤，但经过透孔检查，发现实际封闭孔段仅7米。分析其原因：我们认为该孔在封孔过程中：一是钻杆不没下到孔底（见前述）二是灌完浆并中途提起钻具20余米（两立根）；三是最后一次灌完毕，没有定量替浆。而是把替浆和清洗钻具的合并一次进行。清洗时间过长，从而水泥砂浆导致失败。我们取提钻，清洗钻具：替浆完毕即可用低速度升钻钻具，这样可减弱抽吸作用，待钻具提出设计封闭段30米后，方可开泵清洗钻具。
五、封孔施工组织措施
（1）编制封孔设计书。钻孑L经测井后，地质技术人员按照钻探与测井确定的煤层厚度，对各可采煤层、断层破碎带等地质设计要求的封闭层段提出所要封闭地层厚度，编制封孔设计书。
（2）材料规格和操作措施。由钻探技术人员根据测井提供的钻孔孔径资料，进行封孔所需材料数量计算，并提出具体材料规格要求和操作措施，然后经项目主管审核交钻机机长执行。
（3）加强监督指导，做好封孔记录。对有特殊封孔层段要求的钻孔，钻探技术人员到现场进行监督和技术指导，由钻机机长统一指挥，记录员认真记录封孔全过程的每道工序、冲孔情况、封闭煤层编号、起止深度、送水泥砂浆下入钻具深度、架桥方法、实际用料情况和检查捞样等。
（4）对封孔评价。封孔结束后要进行封闭质量评价，并由机长、班长审查签字，保证封孔质量达到设计要求。
六、注意事项
（1）封孔下钻前，要对泥浆泵进行全面检查：运转是否正常；管路、钻管是否畅通；各种接头密封是否良好；有无漏水现象。在现场后空地挖2个1.0.2.0m3坑或铁水箱，以储备打好的水泥砂浆和顶替水。
（2）钻孔封闭尽可能在白天进行，机长在现场统一指挥，人员分工明确，各负其责，有序不乱。
（3）下人孔内的钻具必须经过丈量，并详细记录。钻具一定要下人所封闭段，距离孔底不得超过1.Om，最好为0.6m。开泵冲洗钻孔，直至孔口返上清水（或返上的水不粘手）即可封孔。
（4）在冲洗钻孔时配制砂浆，要严格按封孔设计进行，把计算好的水加入搅拌机内或铁箱内，逐次加入水泥搅拌均匀，再加沙，并搅拌均匀。
（5）采用钻杆泵入法注入水泥砂浆，注入过程中，钻机、水龙头、泥浆泵等必须由专人负责看管。可边灌入边缓慢提动钻具，但不能提离水泥砂浆面，连续进行封孔，至达到封闭位置。
（6）水泥砂浆注入完成后，立即将水龙头放人替水箱中，开泵送水替浆，开动钻机慢慢活动钻具，注意控制替水量，以免替水量过多，把水泥砂浆冲出封闭顶面。替浆水注完后，应慢速提升钻具，待钻具提升至封闭界面15.0—25.0m，方可正常提升。
（7）捞取灰浆样，必须在设计封闭界面下5.Om取上灰浆样，经技术人员检查合格，封孔结束。否必须重封。封孔结束后，认真填写封孔报告，并由长、班长签名。
（8）设计有分段封孔时，按设计要求，把架桥草下入设计位置，同时能托住钻具，保证所下草把稳妥可靠，准确记录下草把位置。
七、结束语
（1）为了确保封孔质量，有必要成立封孔技术指导小组，监督钻机按封孔设计进行封孔工作，解决封孔工作中的疑难同题。总结封孔经验，改进封孔工艺，提高封孔质量。
（2）加强室内试验工作，取得全面的、系统的数据，进一步完善封孔技术方法，指导现场封孔工作。
（3）有计划地进行钻孔封孔质量的抽检工作。尤其是对于进入新矿区和封孔技术方法改变后，这项工作更应及时进行。
（4）钻孔超径系数直接关系到封孔时的水泥需用量，因此每个钻孔都进行孔径测量是十分必要的。
论文作者:章招兴
论文发表刊物:《基层建设》2018年第4期
论文发表时间:2018/5/22
标签：钻孔论文; 砂浆论文; 水泥论文; 钻具论文; 煤田论文; 煤层论文; 技术人员论文; 《基层建设》2018年第4期论文;