水文孔固井工艺在煤田地质勘查中的应用探讨

丁立强，王 鑫

(内蒙古自治区煤田地质局109勘探队，内蒙古 呼伦贝尔 021008)

在煤田地质勘查领域中，有一种钻孔类型为水文地质孔，须要进行封闭止水的水文孔，在施工过程中会涉及到固井工艺的选择问题。固井，即当钻孔达到一定深度时，在钻孔内下入一定规格的套管，并在钻孔与套管之间形成的环形空间注入水泥，将套管与钻孔壁固定起来。通过固井，可以封隔易塌、易涌等复杂地层，并可以达到隔离非目的试验层的作用。

内蒙古自治区呼伦贝尔地区在固井工艺的具体操作时，主要有管内注浆法和管外注浆法。本文以常见的这两种方法为例，针对其优、缺点及实际操作时可能发生的一些问题进行了分析研究。

1 管内注浆法与管外注浆法

1.1 管内注浆法(以下简称方法1)

首先将海带编成密实的辫子，缠绕在止水井管止水部位下端，海带累计高度要达到设计要求，最大直径略小于钻孔直径，用铁丝扎紧，两端焊接托盘起保护作用。在海带上部环绕捆绑一定高度的胶皮，胶皮中充填半湿粘土，胶皮最大直径稍大于钻孔直径。

在滤水管上部0.3～0.5 m处用铁板将井管内焊死，防止水泥浆进入滤水管含水层内。在注浆口管外止水胶皮位置上部3～5 m处，割开4～8个长度为15～20 cm，宽度约为1 cm的切口，在管壁两侧对抽缝隙，管壁外加有弹性胶皮门帘，捆扎胶皮两侧，防止脱落。下管工作完成后，待海带充分膨胀后，用水泥浆封闭胶皮上部井管与孔壁之问的环状间隙。

在注浆前，孔口用厚度为3～5 mm的钢板焊封，中间挖孔，用钢管焊接约0.3 m，用高压胶管连接，在孔口阀门钢管上加阀门开关。向井管内注入一定体积清水，将稀泥浆从管外全部换出(顶出)，同时防止注浆管管内堵塞。开始将计算好使用量的水泥浆由管内注入管外，注入水泥浆至孔口。注浆结束后，再注入一定的清水将注浆管及泥浆泵残余水泥浆顶出，然后将孔口阀门关闭。

注浆结束48 h后，用钻具将铁板(托盘)扫开，进行下一步的洗井工作。

1.2 管外注浆法(以下简称方法2)

首先将海带编成密实的辫子，缠绕在止水井管止水部位下端，海带累计高度要达到设计要求，最大直径略小于钻孔直径，用铁丝扎紧，两端焊接托盘起保护作用。在海带上部环绕捆绑一定高度的胶皮，胶皮中充填半湿粘土，胶皮最大直径稍大于钻孔直径。下管工作完成后，待海带充分膨胀后，用水泥浆封闭胶皮上部井管与孔壁之间的环状间隙。

在注浆前，孔口用厚度为3～5 mm的钢板焊封，中间挖孔，用钢管焊接约0.3 m，用高压胶管连接，在孔口阀门钢管上加阀门开关。每次注浆前，向管内注满清水，使管内有一定的静压力，可防止注浆时水泥浆进入滤水管含水层内。

水泥浆分两次注入，第一次先封闭须要进行止水位置的下部10 m，注浆方法为泵送法，即先将钻具从井管与孔壁之间的环状间隙下到距离止水材料(胶皮)顶端2～3 m处，清水冲孔，待井口上返清水后方可开始封孔，边注水泥浆边提离钻具，但钻具不得提离浆面。

待水泥浆初步凝固后，再采用相同方法注入水泥浆至设计位置。注浆结束待水泥浆初步凝固后，进行下一步的洗井工作。

2 优、缺点对比分析及可能发生的问题

2.1 优、缺点对比分析

方法1的优点:采用一次注浆的方式，可节省一定时间。由于在滤水管上部0.3～0.5 m处用铁板将井管内焊死，使滤水管内有一定的静压力，可防止注浆时水泥浆从井管外进入滤水管含水层内，提高操作的成功率。

方法1的缺点:由于只能采用一次注浆的方式，当止水部位下端较深时，注浆时管内压力很大，且注浆时中途不能停止，故其对机械设备的硬件要求较高，注浆中途机械设备不能出现故障。注浆结束48 h后，才能将铁板(托盘)扫开，一旦有部分水泥浆进入滤水管含水层内，处理事故时会有一定难度。

方法2的优点:注浆操作时可采用两 次或多次注浆的方式，注浆中途可以暂停，且注浆时可边注水泥浆边提离钻具，有效减少注浆时管内的压力，故其对设备的硬件要求不高，允许设备出现不可预见的故障，从而提高操作的成功率。

方法2的缺点:由于采用两次或多次注浆的方式，相应的较方法一耗时较长一些，一旦有部分水泥浆进入滤水管含水层内没有被及时发现，会对下一步的洗井工作产生不利影响。

2.2 可能发生的问题

方法1在注浆操作时，一旦有某个环节没有处理好或者机械设备出现故障时，将导致注浆失败，造成严重的经济损失，甚至会导致钻孔报废，导致施工工期延误。

方法2一旦操作时有部分水泥浆进入滤水管含水层内，也会导致施工工期延误。且较方法1耗时较长一些，当施工工期时间紧迫时，不利于项目的迅速完成。

3 结语

1)鉴于上述两种操作方法的综合分析结果，在实际工作中，笔者认为采用管外注浆法效果较理想。

2)在工程项目中，水泥固井工艺的具体操作方式的优劣，会直接影响操作的成功率、施工所需要的时间，从而决定项目进行的顺利与否。

本文研究结果进一步完善了固井工艺的具体操作方式，在工程项目中具有重要的实际意义。