煤田水文地质孔造壁止水施工工艺探讨

高永彬

（河南省煤田地质局二队，河南洛阳471000）

煤田水文地质孔造壁止水施工工艺探讨

高永彬*

（河南省煤田地质局二队，河南洛阳471000）

在实际工作中改进止水方法和选择最佳止水材料是保证抽水试验成功的先决条件。依据施工钻孔，介绍利用钻孔造壁制作台阶止水的施工工艺，提高煤田水文地质孔的止水质量，获得良好水文地质资料以及取得较好的经济效益。

台阶；止水；效益

一个地区水文地质资料的获得，必须靠水文地质勘查工作，而通过施工水文地质钻孔，并对水文地质钻孔进行抽水试验是目前水文地质勘查的最主要手段之一。现在豫西煤田地质勘查施工，设计的水文地质钻孔都比较深，抽水层层段多、孔深超过800m，甚至1000多米，煤田水文地质勘查钻孔,既是岩煤芯孔、又是水文地质抽水试验孔;一孔多用，在一个钻孔中，一般最少作2层抽水试验。因此,分隔上下含水层是不可缺少的施工工序。根据水文地质条件,选择止水材料与止水方法是抽水试验的关键。为了做好煤田地质水文孔抽水试验，首先必须对钻孔进行止水，止水效果的好坏是抽水试验质量好坏的施工重点工作，如果止水效果不好，会造成下入的套管返工，既费时又费工，所以选择正确的止水方法也是水文孔钻探过程中最重要的工序；随着煤田地质勘查的开发，研究勘查区内水文地质条件非常重要，也是研究地下各含水层水文地质特征，取得含水层地质参数、评价含水层的富水性，为今后矿井建设预计涌水量与地下水综合利用评价提供可供参考的水文地质数据。以往进行水文孔施工抽水时，止水方法不太理想，起套管时，往往容易出事故，在宜洛、偃龙、新安勘查区施工中，为了做好水文地质孔抽水工作，对勘查区内水文地质条件、钻孔施工情况及以往抽水钻孔止水方法进行研究分析，拟定造壁制作台阶式止水。

1 勘查区地质概况

寒武系主要以崮山组细晶白云质灰岩和张夏组鲕状灰岩。石炭系主要以太原组灰岩岩溶裂隙含水层为主。太原组灰岩主要由1～9层灰岩组成。二叠系地层主要大占砂岩、香炭砂岩、砂锅窑砂岩、上下石盒子组各煤段底部砂岩、石千峰组砂岩含水层。下石盒子组底部砂锅窑砂岩裂隙较发育。还出露三叠系地层,第四系地层。

2 钻孔结构

采用孔径Ø152mm开孔,见基岩后下入Ø146mm井口管,将松散岩层挡住,钻进孔深350m左右，再换Ø110mm钻穿过含水层至终孔。

3 造壁止水步骤：

（1）先把所要抽水的含水层、隔水层岩层深度及岩石性质，依据实际钻进岩芯鉴定分层表及测井解释资料了解清楚，将所用套管丈量准确，备好其长度要超过止水层的深度3.0～5.0m，调好井口上余1.0～1.3m。

（2）架桥造壁，根据测井解释孔径资料，用一根岩芯管4.5～6.0m，顶端事前放入一块与岩芯管内径一样垫子，从下端装入粘土做成的泥柱、碎石及麦秸杆做成草把，岩芯管下口放入废钢丝绳5～6根，长度要比钻孔直径大些，堵住下端。然后下入孔内到预定隔水层深度后,用泥浆泵将岩芯管内所装物憋出管外,并提起钻具，而后下钻具试探一下所架桥位置能否托住钻具,如能托住,即达到目的，再下钻具其下端连接一个实心接头,轻轻将粘土泥柱子墩实。

（3）止水方法与步骤。架桥工作完成后,，进行封孔造壁,依据钻孔直径及所封厚度，计算所需水泥量，为增加水泥凝固强度,配入适量中粒砂,灰砂比1∶0.65～1∶0.7，灰浆搅拌均匀后,动作要快,立即用泥浆泵注入,在注入前一定要计算准确顶替水量,防止灰浆在高压胶管及钻具中凝结堵塞，灌注灰浆完毕后注入顶替水,即可提出钻具,待72～96h后完全凝固。即可透小眼，透小眼时，先用Ø110mm岩芯管导向,下接异径接头变Ø89mm岩芯管（Ø2.0m长左右）,钻出小孔后,拆掉导向管,用Ø89mm岩芯管钻透所封厚度段,以便下入套管止水。下入套管,其下采用Ø108mm×Ø89mm的异径接头,下端接一根Ø89mm的岩芯管,长1.5～2.0m左右,并用止水橡胶带在管外四周缠绕,其缠长度1.2～1.5m,用18号铁丝捆绑,上部套管四周抹上铅油,慢慢将套管下入孔内，当套管下到距封闭止水位置上时，用套管自重下压到造壁止水位,形成很好的密封。

4 下管注意事项

（1）详细了解煤田地质钻探、电测井资料，根据井孔结构、地层柱状、孔径、孔斜情况，合理选定止水位置。现场地质人员要划出并提供地质柱状、井孔结构、孔径等资料的示意柱状。

（2）准确丈量孔深，并做好记录，做到准确无误。

（3）根据地层柱状及孔井结构资料，合理配置井管，丈量各孔段的井管，并对井管的长度计算准确，并划出简易孔径结构图，以备检查和核查。

（4）下管前要搞好冲孔换浆及顺孔工作，保证下管时畅通无阻。冲洗液的更换时,先在原泥浆的基础上,计算孔内所需新泥浆量,进行配制双聚泥浆,其中粘土粉25kg/m3,腐植酸钾25kg/m3，配制聚丙烯晴、聚丙烯酰胺泥浆的水解度30%～50%，皂化油180kg/桶，泥浆性能指标采用粘度28～30s，比重1.20～1.30，失水量小于20cm3/min。泥浆pH值不小于8～9。

（5）套管落底后，要准确丈量套管地面的高度，确定止水物所处位置，并做好记录。

（6）止水质量检查。洗井前在管外投放萤光红溶液，洗井期间认真观察井内是否有红颜色水出现及管内外水位差变化（指管外水位处于地面时判定），确定止水质量。若洗井及将来抽水时管内有红颜色水出现，可认为止水质量不合格，需重新进行止水。再者可以用泥浆泵加压，使泥浆泵压力达到40～80Pa保持24h，观察泥浆泵压力是否变化,若无变化即可。当压力逐渐变小时,需返工重新止水。当止水效果好后,孔口必须封闭严。

（7）抽水结束后，将原泥浆重新在孔内进行循环，并将孔内清水全部顶替完后，开始起套管。

5 效果

我们在宜洛、李村、新安勘查区所施工水文地质孔均采用此方法，钻孔抽水2层，二叠系二1煤层顶板含水层、太原组上段含水层和下段含水层。要求做2层分别抽水试验。用Ø150mm开孔，穿过表土后下入Ø146mm的井口管。用Ø127mm钻至350m下泵段，换用Ø110mm穿过含水层，最后用Ø91mm终孔。通过此方法,缩小了水文钻孔直径，提高了钻进效率。过去在水文钻孔中要抽2～3层水时，就要采用大孔径开孔，并且还要下Ø168mm、Ø146mm、Ø127mm、Ø108mm的套管各一层，这样影响了钻探效率，延长了施工周期，并且孔径大岩芯不好采取，容易脱落，易造成孔内事故，采用造壁止水法，从而提高纯钻台效和钻进效率，相应也提高了经济效益。

[1]赵运兴，等.钻探手册[M].煤炭工业出版社.

P634.8

B

1004-5716(2015)03-0043-02

2014-04-02

高永彬（1964-），男（汉族），河南洛阳人，高级工程师，现从事煤田地质及钻探技术工作。