探放水钻孔孔口管固结技术研究

探放水钻孔孔口管固结技术研究

作者：唐东青

来源：《科技创新与应用》2014年第16期

摘 要：井下钻探是煤矿探放水工作中的一项重要任务，其中孔口管的固结是关乎到能否控制住钻孔的大量出水的问题，孔口管固结的质量直接影响探放水任务的进度，是探放水工作中很重要的一个环节，快速有效的将孔口管固结能大幅度提高钻探效率，能为采掘工作节省时间。为了确保固管安全可靠且高效率工作，积极探索固管方法是很有必要的。 关键词：孔口管固结；探放水；安全；效率 1 概述

进行井下探放水作业时，探放水孔涌水量突然增大时因孔口管固结不牢无法及时止水而导致的淹井、伤人事故时有发生，给我们留下深刻教训，《煤矿防治水条例》规定，在采掘工作面前方接近老空积水、强含水层、陷落柱以及导水构造时，必须执行“有疑必探，先探后掘”的原则。探放水钻孔必须下符合规定的孔口管以控制出水，可见，孔口管固结工作及固结质量直接关系到矿井的安全生产。 2 孔口管固结材料

我矿使用的固管材料有水泥浆和化学浆两种，两种材料性能不同，各自有优缺点。 2.1 化学浆材料性能

目前我矿用的化学浆为波雷音注浆材料，该材料由A、B两种组分组成，以1：1混合能形成较高强度并具有较好弹性的固结体，其性能如下表：

从上表和实际工作当中可以得知，波雷音注浆材料具有粘度低、渗透好，材料均质性好，粘结度高，机械强度高，反应时间短等优点，可以在固管时候较短时间内完成孔口管固结工作，并保持较好的效果，但是，在围岩裂隙发育比较破碎时，因其扩散半径太大而无法较好的起到固管作用，这是化学浆在固管方面的不足之处。 2.2 水泥浆材料性能

水泥浆是一种塑性浆体，能在空气中或水中硬化，能把砂、石等材料牢固的粘结在一起，形成坚固的石状体水硬性胶凝材料，纯水泥浆反应时间较长，因此在实际工作当中，使用水泥浆加适量复合加固剂加快凝结速度，水泥浆能适应多数情况下的孔口管固结，水泥浆的优点是

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能制成多种配比的浆液，稀、浓可控制，胶结情况较好，结石强度高，制浆方便，缺点是颗粒较粗，细小空隙不能灌入，稳定性差，易沉淀。 3 注浆材料选择

在施工井下探放水钻孔时，一般情况下，煤层钻孔使用化学浆材料固管，其他钻孔使用水泥浆固管。在实际工作当中，用水泥浆固管时，水泥浆从孔口管注入时会从孔壁和孔口管之间的空隙流出来，水泥浆注入量很小，达不到试验压力，起不到良好的固管效果，这样的固管往往会因耐压试验失败而重新固管，浪费至少两个小班的时间，而且如此再固管，可能还会出现这种情况，浪费了不少时间。在经过多次失败以后，不断的尝试，各种方法结合，找到了一种能够快速有效的固管的方法，节省不少时间，这种方法目前还具有其局限性，但是在日后工作当中会不断地探索、改进，相信能够达到更好的效果。此方法是选用化学浆和水泥浆两种浆液来固管，在孔口是煤层或者裂隙比较少的岩石的情况下效果非常明显，能为打钻节省不少时间。

4 施工过程

施工过程当中，必须严格按照设计定位、开孔、下管、固管，钻孔开孔进尺到超过设计孔口管长度0.5米位置，下符合设计要求长度、直径的孔口管，在孔壁和孔口管之间下1/3左右孔口管长度的铝塑管和超过铝塑管长度2米左右的4分管，铝塑管是注入化学浆的通道，4分管是透气通道，在孔口管安装注浆接头和三通。完成以后，用注浆泵从铝塑管中注入化学浆，直至化学浆流出将孔口整个封闭后，停止注入，等待化学浆凝固，凝固完成以后，从孔口注入水泥浆，当4分管流出水泥浆以后，将4分管封住，继续注入水泥浆直至上压，注浆完成，等待水泥浆凝固。如下示意图： 5 结束语

在探放水钻孔施工过程中，化学浆封闭孔口时需要注意其注入量，能正好堵住孔口为宜，太多导致浪费而且深部的孔口管也不能有效的固结，太少不能堵住孔口会导致注水泥浆时不能上压，注浆人员必须掌握好注入量，以便很好的固管。上斜孔的时候可以将铝塑管加长一点，以便化学浆可以从里往外返出来，在孔口凝固，而下斜孔浆液会流入孔底，这时要把握好注入量和时间，铝塑管伸入短一些，用泵慢一点注入孔内，化学浆有反应时间，在孔口这一段就凝固最好，不至于将4分管堵住。固管技术是一项重要任务，但是要根据不同的地质特征逐渐去选择适合本地特征的方法，在不断创新改进的过程中，找到一种省时省力的方法，提高孔口管固结成功率和施工安全可靠性，也就提高了工作面掘进速度，是煤矿井下钻探一项实用技术。 作者简介：唐东青（1965-），男，工程师，本科学历，长期从事煤矿地质及钻探工作。