阅读说明：本技术 封闭不良钻孔井下分层加固方法 (Underground layering reinforcing method for badly-closed drill hole ) 是由 孔皖军 国伟 薛悟强 常成林 雷锋 于 2020-08-05 设计创作，主要内容包括：本发明公开封闭不良钻孔井下分层加固方法,涉及矿井治理技术领域,(1)布设探查钻孔；(2)对施工后的第一探查钻孔、第二探查钻孔和第三探查钻孔依次进行注浆封堵。本发明的有益效果在于：采用本发明中的井下分层加固方法,可以保证隔水层的厚度,封住隔水层之间的承压水,同时采用高密度布孔,分层次注浆加固的方式,在封闭不良钻孔煤底板及奥灰层形成隔水帷幕,阻断了封闭不良钻孔沟通的导水通道,在井下防治钻孔水,避免了因地面环境影响无法对钻孔井下地面启封的情况,为终孔位于奥灰中的封闭不良钻孔的治理提供了有效方法。(The invention discloses an underground layered strengthening method for a poorly sealed borehole, which relates to the technical field of mine treatment, and comprises the following steps of (1) laying exploration boreholes; (2) and sequentially carrying out grouting plugging on the first exploration drilling hole, the second exploration drilling hole and the third exploration drilling hole after construction. The invention has the beneficial effects that: by adopting the underground layered reinforcement method, the thickness of the water-resisting layers can be ensured, the confined water between the water-resisting layers can be sealed, meanwhile, a high-density hole distribution and layered grouting reinforcement mode is adopted, a water-resisting curtain is formed on the coal bottom plate and the lime layer of the sealed and badly drilled holes, a water guide channel communicated with the sealed and badly drilled holes is blocked, the water of the drilled holes is prevented and controlled underground, the condition that the underground ground of the drilled holes cannot be unsealed due to the influence of the ground environment is avoided, and an effective method is provided for the treatment of the sealed and badly drilled holes with final holes in the lime.)

封闭不良钻孔井下分层加固方法

技术领域

本发明涉及矿井治理技术领域，具体涉及一种封闭不良钻孔井下分层加固方法。

背景技术

随着煤矿开采深度不断加大，开采方式的变化，煤矿水害产生的条件以及水害产生的方式都发生着较大的变化，其中，封闭不良钻孔是诱发煤矿水害发生的一个重要因素，是威胁煤矿安全生产的隐患，封闭不良钻孔分为两种，一种是钻孔内没有套管且钻孔内未被封孔的水泥浆充分充填固结，一种是钻孔内有套管但套管外壁与钻孔岩层之间的环状间隙未被水泥浆完全固结充填。

封闭不良钻孔成为人为造成的导通上下各含水层的导水通道，底板突水灾害是常见的矿井灾害，尤其是终孔位于奥灰中的封闭不良钻孔，更成为奥灰直接导水的通道，对矿井的安全危害极大。公开号为CN105114029A的专利公开一种矿井巷道内封闭不良钻孔的堵水方法，在巷道掘进过程揭露封闭不良钻孔后，对封闭不良钻孔进行注浆堵水。但是部分封闭不良钻孔孔口已被破坏，无法找到孔口标识，不能进行地面启封，具有严重的安全隐患，需要在揭露前进行加固。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于在于当终孔位于奥灰中的封闭不良钻孔孔口被破坏，地面无法找到孔口标识，不能进行地面启封，具有严重的安全隐患，需要在揭露前进行加固，提供一种封闭不良钻孔井下分层加固方法。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：

封闭不良钻孔井下分层加固方法，包括以下步骤：

(1)布设探查钻孔：探查钻孔成组布设，在巷道前方的水平面呈扇形，探查钻孔终孔位置满足水平面平距3m，探查钻孔的终孔覆盖范围以封闭不良钻孔为圆心、半径不小于20m；

在煤底板层位进行探查，所述煤底板层位于运输顺槽上方，在运输顺槽掘进至封闭不良钻孔前不小于30m时，在井下巷道迎头施工多个第一探查钻孔；在井下巷道迎头退后45m位置施工多个第二探查钻孔，第一探查钻孔和第二探查钻孔终孔层位为煤底板层；

在奥灰层进行探查，所述奥灰层位于煤底板层下方，在运输顺槽巷道内施工多个第三探查钻孔，探查范围为以封闭不良钻孔为圆心，第三探查钻孔终孔层位进入奥陶系灰岩垂距2m；

(2)对施工后的第一探查钻孔、第二探查钻孔和第三探查钻孔依次进行注浆封堵。

有益效果：采用本发明中的井下分层加固方法，可以保证隔水层的厚度，封住隔水层之间的承压水，同时采用高密度布孔，分层次注浆加固的方式，在封闭不良钻孔煤底板及奥灰层形成隔水帷幕，阻断了封闭不良钻孔沟通的导水通道，在井下防治钻孔水，避免了因地面环境影响无法对钻孔井下地面启封的情况，且在封闭不良钻孔揭露前进行加固，为终孔位于奥灰中的封闭不良钻孔的治理提供了有效方法。

优选地，所述步骤(1)中探查钻孔终孔位置满足水平面平距3m。

优选地，在巷道内采用第一钻具朝向探查钻孔进行第一次开孔，向孔内送入第一套管，第一套管的外径小于第一次开孔的直径，注封固剂封固，承压实验合格后，采用第二钻具开孔，第二次开孔的深度大于第一次开孔的深度，下第二套管，第二套管的外径小于第二次开孔的直径，注封固剂封固，承压实验合格后，采用第三钻具开孔至终孔深度，然后注入封固剂封固。

优选地，所述第一探查钻孔的个数至少为8个。

优选地，所述第二探查钻孔的个数至少为7个。

优选地，所述第三探查钻孔的个数至少为12个。

优选地，采用Φ168mm钻头开孔至6m，下Φ146mm第一套管至5.5m，注封固剂封固，第一次承压实验合格后，采用Φ127mm钻头开孔至12m，下Φ108mm第二套管至11m，注封固剂封固，第二次承压实验合格后，采用Φ75mm钻头开孔至终孔深度，所述终孔孔径为75mm，然后注入封固剂封固。

优选地，采用Φ133mm钻头开孔，下Φ146mm第三套管11m，注入封固剂封固，然后用Φ95mm钻头起封过管底0.5m，注入封固剂封固，直至承压实验合格。

优选地，所述第一套管的端部与第二套管的端部之间设有法兰盘，所述法兰盘背离第二套管的一端设有孔口套管，所述孔口套管的一端与第二套管的端部可拆卸连接，所述孔口套管的另一端设有第一闸阀，所述孔口套管的侧壁设有测压闸阀，所述测压闸阀上设有压力表。

优选地，所述双浆液主要由水泥浆和水玻璃制成，所述水泥浆与水玻璃的体积比为1:1～1:0.6，所述水泥浆中的水灰比为1:1～3:1。

优选地，所述水玻璃的波美度为35-40。

优选地，所述第一次承压实验包括以下步骤：在第一套管封固8h后，向第一套管内注水，通过压力表测定孔口压力达3Mpa稳定30min，孔口及周边不渗漏水为合格。

优选地，所述第二次承压实验包括以下步骤：在第二套管封固8h后，向第二套管内注水，通过压力表测定孔口压力达5Mpa稳定30min，孔口及周边不渗漏水为合格。

本发明的优点在于：采用本发明中的井下分层加固方法，可以保证隔水层的厚度，封住隔水层之间的承压水，同时采用高密度布孔，分层次注浆加固的方式，在封闭不良钻孔煤底板及奥灰层形成隔水帷幕，阻断了封闭不良钻孔沟通的导水通道，在井下防治钻孔水，避免了因地面环境影响无法对钻孔井下地面启封的情况，为终孔位于奥灰中的封闭不良钻孔的治理提供了有效方法。

附图说明

图1为本发明实施例1中61102运输顺槽D12第一探查钻孔和第二探查钻孔的分布平面图；

图2为本发明实施例1中61102运输顺槽D12第一探查钻孔和第二探查钻孔的分布截面图；

图3为本发明实施例1中61102运输顺槽D12第一探查钻孔开孔孔位布置图；

图4为本发明实施例1中61102运输顺槽D12第三探查孔的分布平面图；

图5为本发明实施例1中61102运输顺槽D12第三探查孔的分布截面图；

图6为本发明实施例1中61102运输顺槽D12部分第三探查钻孔开孔孔位布置图；

图7为本发明实施例1中61102运输顺槽D12部分第三探查钻孔开孔孔位布置图；

图8为本发明实施例2中套管钻孔结构示意图；

图9为本发明实施例3中套管钻孔结构示意图；

图中：封闭不良钻孔1；第一套管2；第二套管3；非标法兰盘4；孔口套管5；第一闸阀6；测压闸阀7；压力表8；钻场9；第三套管11。

A表示Φ168mm孔径；B表示Φ146mm孔径；C表示Φ127mm孔径；D表示Φ128mm孔径；E表示Φ75mm孔径；F表示Φ133mm孔径；G表示Φ108mm孔径。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下述实施例中所用的试验材料和试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径获得。

实施例中未注明具体技术或条件者，均可以按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。

实施例1

封闭不良钻孔井下分层加固方法，以唐家会煤矿中的封闭不良钻孔1为例，将该封闭不良钻孔命名为D12，该D12封闭不良钻孔1未进行全孔段水泥封孔。

布设探查钻孔：探查钻孔成组布设，在巷道前方的水平面呈扇形，探查钻孔终孔位置满足水平面平距3m，探查钻孔终孔的覆盖范围以封闭不良钻孔1为圆心、半径为20m，分别在煤底板和奥灰层顶截面两个层位井下探查并进行注浆加固。

如图2所示，从工作面开始从上到下根据地层依次命名为6煤底板层、9上煤底板层、9下煤底板层和奥灰层，巷道命名为61102运输顺槽，61102运输顺槽位于6煤底板层与9上煤层之间，奥灰层位于6煤底板层下方50m左右。

如图1、图2和图3所示，在6煤底板层位进行探查：61102运输顺槽掘进至D12钻孔前30m时，在井下巷道(61102运输顺槽)迎头施工超前探查孔(孔号为8-1#孔、8-2#孔)，保证井下巷道的掘进，同时施工8个第一探查钻孔，分别命名为T1#～T8#孔，第一探查钻孔的轴线呈倾斜设置，在井下巷道迎头退后45m位置巷道北帮施工钻场9(钻场标号为7#)，在钻场9内向下施工7个第二探查钻孔，分别命名为T9#～T15#孔，第二探查钻孔的轴线呈倾斜设置，T1#～T15#终孔孔平面呈扇形布置，钻孔终孔位置满足平距3m，探查范围为以D12钻孔为圆心，半径为20m的覆盖范围，探查层位为煤底板。

如图4-图7所示，在奥灰层进行探查，在61102运输顺槽的7#钻场9内施工12个第三探查钻孔，分别命名为T16#～T27#孔，探查范围为以封闭不良钻孔1为圆心，扩散半径为7.5m，半径为20m的覆盖范围，第三探查钻孔终孔层位进入奥陶系灰岩垂距2m。

实施例2

本实施例在实施例1的基础上，对实施例1中布设的探查钻孔井下钻孔

对所有探查钻孔采用Φ168mm的第一钻具开孔至6m，下Φ146mm的第一套管2至5.5m，往第一套管2与孔侧壁间隙注双浆液封固，第一次承压实验合格后，采用Φ127mm的第二钻具开孔至12m，下Φ108mm的第二套管3至11m，往第二套管3与孔侧壁间隙注双液浆封固，第二次承压实验合格后，采用Φ75mm的第三钻具开孔至终孔深度，终孔孔径为75mm，观测终孔出水量、水压及水温，然后往孔内注入封固剂封固。

如图8所示，第一套管2的端部与第二套管3的端部之间通过非标法兰盘4连成一体，非标法兰盘4背离第二套管3的一端与孔口套管5的一端连接，孔口套管5的另一端安装第一闸阀6，孔口套管5侧壁焊接测压闸阀7，测水压时，将压力表8安装到测压闸阀7上。

本实施例中的封固剂由水泥浆和水玻璃混合制成，水泥浆与水玻璃的体积比为1:1，单液水泥浆中的水灰比为1:1，水玻璃的波美度为35。

本实施例中的第一次承压实验包括以下步骤：在第一套管2封固8h后，向第一套管2内注水，通过压力表测定孔口压力达3Mpa稳定30min，孔口及周边不渗漏水为合格。

第二次承压实验包括以下步骤：在第二套管3封固8h后，向第二套管3内注水，通过压力表测定孔口压力达5Mpa稳定30min，孔口及周边不渗漏水为合格。

实施例3

本实施例与实施例2的区别之处在于：

(1)如图9所示，对所有探查钻孔采用Φ133mm钻头开孔，下Φ146mm第三套管11m，采用封孔剂固定第三套管，待凝固4h后，使用

钻头起封过管底0.5m，用高压注浆泵作封堵承压止水质量检查，以孔口压力达6MPa稳定30min，孔口及周边不渗漏水为合格，否则重新固管止水直至合格。

(2)承压试验合格后，用钻头施工至设计终孔位置。若钻孔在施工过程中，发现岩壁松散，出现顶钻、水量大等异常现象时，必须停止钻进但不得拔出钻杆。

(3)钻孔施工顺序：61102运输顺槽迎头先施工第八轮前探孔，施工顺序为8-1#、8-2#孔，施工结束后T1-T8依次施工；7号钻场9内先依次施工T9-T15#孔，再依次施工T16、T18、T19、T25、T27、T23、T20、T21、T17、T24、T26、T22，不得颠倒施工顺序。钻孔施工完后立即测斜，要求测斜深度不得小于孔深的80％。

(4)测斜结束后注单液水泥浆；只有在跑、漏浆的情况下注封固剂封堵，封堵后继续注单液水泥浆，注浆终压为6MPa，基本不进浆才能终孔。

(5)注浆期间，施工人员要站在安全地点；无关人员严禁进入注浆施工范围内。

表1为61102工作面探查钻孔及超前探查孔参数

采用本发明中的加固方法有效治理了61102工作面的D12钻孔、61303工作面的五水1钻孔，且采掘揭露地面钻孔期间未发现水文地质异常，为以后矿井封闭不良钻孔，尤其是终孔位于奥灰中的封闭不良钻孔治理提供了有效方法。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。