高承压仰斜钻孔孔口套管固管技术

田宇飞

（乌兰察布市金桥公路工程有限责任公司，内蒙古乌兰察布012000）

1 项目背景

1.1 工程概况

某路段ZD-1标象山隧道，总长15.898 km，设计为单线双洞。隧道地质复杂。本地区年降水量1688mm，地表水下渗是地下水的主要补给源，地下水丰富，补给充足。由于上部工作面开采无泄水条件，11609工作面、11611工作面回采完毕后，采空区大量积水，初步估算11611采空区积水量35 521.2m3、11607和11609采空区积水量202 291m3、11611底抽巷积水量3102m3。采空区积水受采动裂隙影响基本已相互导通，对11613轨顺安全高效掘进带来严重威胁，因此，掘进在11613边界巷对11611底抽巷施工泄水钻孔，提前疏放11611采空区和11611底抽巷部分积水，保障11613轨顺安全高效掘进。

11613边界巷停头位置标高1102.5m，采空区积水外延标高1180.2m，水位高差77.7m，预计钻孔出水口最大水压0.8MPa。为保障排放水工程的顺利进行、11613底抽巷掘进和排水系统安全可靠，必须解决孔口套管在高承压状态下的固管问题[1]。

1.2 目的和意义

高承压仰斜钻孔孔口套管固管技术旨在解决仰斜钻孔在水压较大的情况下，套管与孔壁的固结强度问题，防止仰斜钻孔固结强度不足，水压较大冲坏套管，对放水过程无法控制，导致水害事故的发生。

高承压仰斜钻孔孔口套管固管技术通过改变工艺流程，确保仰斜钻孔固管浆液的固管长度，依次保证固管强度问题；并通过在孔口安装法兰盘连接闸阀达到对放水的控制作用；还可以通过安装高精度水压表对放水过程进行实时监控，及时掌握采空区的水位变化，为采掘工程的合理布局提供技术参考[2]。

2 同类技术发展状况

以往仰角钻孔普遍钻孔承压较小，仅采用快速凝固材料对孔壁进行简单封堵，来防止钻孔漏水、漏气。高承压仰斜钻孔孔口封堵一直存在抗压强度不够的问题，并且在钻孔施工过程中存在钻孔倾角偏差，孔口处理缺乏标准，对整个放水过程控制不够理想等问题[3]。

3 项目实施内容

3.1 技术路线

高承压仰斜钻孔孔口套管固管技术旨在解决孔口护壁强度，需要从钻孔施工精度，孔口技术处理等方面入手，对整个放水过程进行控制。

3.2 实施的方式、方法和步骤

本文通过对11613边界巷放水孔施工过程进行叙述，介绍高承压仰斜钻孔孔口套管固管技术的应用情况：

1）采用φ94mm钻头以55°倾角开孔10.5m，并采用φ225mm钻头扩孔10.5m，如图1所示。

图1 步骤1

2）下入φ159mm套管10m，上部下入φ20mmPE管10.4m，并采用速凝水泥或马丽散封实孔口上部0.5m，如图2所示。

图2 步骤2

3）连接注浆泵和法兰盘对孔壁进行注浆，待PE管返浆后关闭注浆泵和闸阀，清洗注浆泵，如图3所示。

图3 步骤3

4）水泥凝固后对钻孔进行扫孔，并安装闸阀进行打压试验，如图4所示。

图4 步骤4

4 主要研究成果及创新点

4.1 主要研究成果

高承压仰斜钻孔孔口套管固管技术解决了仰斜钻孔固管强度的问题，并且形成了一套规范的探放水孔作业流程，对探放水钻孔施工和放水过程监测监控，具有重要意义。

4.2 主要创新点

本次技术推先过程主要创新点包括以下几个方面：

1）对钻孔套管顶部和底部分别焊接长约0.3m锚杆（见图5），不但解决钻孔套管安装带来的孔斜问题，而且增加了钻孔注浆过程中的透气性，便于浆液全孔封堵，出现未注浆盲区。

图5 锚杆焊接示意图

2）为保证注浆封堵长度和注浆过程对孔口预封堵段的压力，采用导气孔疏通孔内气体，避免压力急剧鼓开套管，导致注浆过程失败。采用导气孔排气可以满足孔内注浆液量，达到高承压注浆效果。

3）孔口处采用法兰盘连接闸阀和测水压装置，不但可以控制放水过程，而且还可以关闭闸阀，通过观察水压达到监测放水进度的目的。

5 取得的经济效益和社会效益

11613边界巷通过采用高承压仰斜钻孔孔口套管固管技术施工的11611延伸巷放水孔，钻孔固管安全，整个放水过程安全可靠。11611采空区积水得到很好的疏放，对11613轨顺、11613底抽巷掘进不受水害影响，起到安全保障作用。