煤矿井下巷道过封闭不良钻孔分析及安全技术措施

×××煤矿开拓大巷

过35-B6封闭不良钻孔分析及安全技术措施

×××煤矿

×××煤矿开拓大巷

过35-B6封闭不良钻孔分析及安全技术措施35-B6钻孔为×××煤矿封闭不良钻孔，并且钻孔在四含以下地层没有测斜，东翼11煤开拓大巷在掘进过程中有可能揭穿该钻孔，可能会造成巷道突水或瓦斯涌出事故，为确保巷道掘进期间的安全生产，特编制以下安全技术措施。

一、概况

1、东翼11煤四条开拓大巷截止7月25日距35-B6孔的距离：东翼11煤回风大巷施工至D24点前33.8m，距离35-B6孔70m；东翼11煤轨道大巷于7月4日停头，施工至f25点前25.7m，距离35-B6孔71m；东翼11煤矸石运输大巷目前停头未施工，距离35-B6孔176m；东翼11煤胶带机大巷施工至J1点前24.8m，距离35-B6孔304m。

2、35-B6钻孔位于35勘探线的北端，主要目的是探明FD7逆断层的发育情况，控制煤岩层情况，为东翼11煤开拓大巷的设计提供地质资料。该孔于××年××月××日开工，××年××月××日出现岔孔事故，至××年××月××日仍然处理无果；后经研究决定对新生界底含及基岩风氧化带进行高压注浆，对新生界地层进行注浆封闭，于××年××月××日结束野外施工。

二、35-B6钻孔地面位置及孔内偏斜情况

1、钻孔基本情况

35-B6钻孔地面位置位于井下东翼11煤轨道大巷与东翼11煤矸石运输大巷之间（孔口坐标X：××，Y：××，Z：××，），该钻孔终孔深度为1172.00m，终孔层位4-1煤下。钻孔结构：松散层孔径φ133mm，基岩段孔径φ94mm。由于35-B6钻孔四含以下地层未进行测斜，且钻孔深度大，钻孔容易发生偏斜，偏斜的方向及天顶角因地层及施工工艺不同而变化较大，预计在-962m～-1015m水平最大影响范围为100m。地面松散层段注浆孔（0～460m）35-B6孔新生界地层测斜结果如下表：

2、钻孔偏斜规律分析

从测斜结果分析，0~460m段天顶角为0.54°~1.62°，方位角变化规律为：孔深0~200m，方位角由北向东至东南偏移；孔深200~460m，方位角由东南向南至西南偏移。偏移水平距离约为6m。

老地层虽然没有进行测斜，但是由于该段处于王庄向斜与武集背斜交汇处的马鞍部位，地层倾角较小，一般为3°左右，因此，钻孔深部地层偏斜不会有异常大的变化。

从上表可以看出，36-2孔和35-2孔两个深度偏斜的方位角基本相反，因此，钻孔总体上偏斜幅度不大，其余3个钻孔在两个深度偏斜的方位基本相同，因此，钻孔实际偏斜的幅度较大。偏斜幅度最大的为35-3孔，该孔在450m偏斜的方位角为272°，天顶角为2°，在1000m孔深偏斜的方位角为263°，天顶角为6.2°。粗略计算，偏斜水平距离为39m。

根据以上分析规律，对于35-B6孔来说，松散层段钻孔偏斜的幅度不大（平均为0.79°），该孔实际处于向斜的马鞍部位，地层倾角近水平，不会发生大幅度偏斜。按照35-3孔从450m~1000m深度顶角增加4.2°来进行粗略推算，35-B6孔从460m至980m钻孔偏斜增加37m，加上松散层偏斜的6m，钻孔合计偏斜

水平距离为43m。

从全矿井来看，钻孔偏斜较大的有北十三3孔（偏160m）、42-4孔（偏120m）、37-1孔（偏100m），但是，这几个钻孔均位于大中型地质构造附近，或向斜轴部附近，地层倾角相对较大；其次，几个钻孔在松散层段钻孔已经出现较大幅度的偏斜。所以，从以上几点分析来看，钻孔在1000m深度偏斜的水平距离，应该不超过50m，钻孔偏斜的方位以南~南西~西为主。

三、35-B6钻孔含、导水性及威胁程度分析

1、揭露地层情况

该区域为第三系～第四系松散层全覆盖，钻孔揭露地层自上向下为第四系、第三系、二叠系。

（1）第四系和第三系厚约440.33m。

（2）二叠系厚约958m。其中石千峰组厚约89m，由泥岩、粉砂岩和中细粒砂岩组成；上石盒子厚约526m，由泥岩、粉砂岩、中细粒砂岩和11～25煤组组成；下石盒子组厚约143 m，底部为灰白色中粗粒砂岩，含4～9煤组；山西组厚约85m，由泥岩、粉砂岩、中细粒砂岩和煤组组成。

2、水文地质特征

该钻孔自上向下含水地层为松散层含水层、二叠系砂岩含水层。

（1）第四系与第三系松散层厚440.33m，从上至下划分为四个含水层和三个隔水层，其中第一含水层底板埋深为29.95m，厚约29.95m，主要大气降水；第二含水层底板埋深为74.0m，厚约17.5m，属承压水，富水性较好(q=3.589~3.071 l/m.s)；第三含水层底板埋深为400.75m，厚约317.35m，属承压水，富水性中等～较强(q=0.274～1.002 l/m.s)；第四含水层底板埋深为440.33 m，厚约11m，直接覆盖于基岩，富水性较弱(q=0.00324l/m.s)，具有差异性。第三隔水层粘土可塑性强，隔水性能较好，能有效阻止上部含水层与下部含水层之间的联系。

（2）二叠系砂岩含水层，根据矿井抽水试验资料，该地层内砂岩含水层富水性弱(q=0.000005～0.000073 l/m.s)。

3、瓦斯情况

35-B6钻孔孔底层位为4煤下11.85m，穿过的可采煤层自上而下依次为17-1、16-2、13-1、11-2、11-1、8、7-2、5-1、4-2、4-1煤层。根据《建井地质

报告》，全区内17-1煤层CH4含量最大值为6.47m3/t，16-2煤层CH4含量最大值为22.07m3/t，13-1煤层CH4（重烃）含量最大值28.71m3/t，11-2煤层CH4（重烃）含量最大值40.71m3/t，11-1煤层CH4（重烃）含量最大值为13.41m3/t，8煤层CH4（重烃）含量最大值为15.25m3/t，7-2煤层CH4（重烃）含量最大值为18.64m3/t，5-1煤层CH4（重烃）含量最大值为14.19m3/t，4-2煤层CH4（重烃）含量最大值为12.64m3/t，4-1煤层CH4（重烃）含量最大值为12.68m3/t。各煤层通过钻孔相互连通，孔内容易积聚瓦斯。

4、威胁程度分析

综上所述，由于该钻孔基岩段未进行封孔，有可能成为导水通道或产生瓦斯积聚，若井下巷道揭露该钻孔时，分析有存在以下三种危害的可能性：（1）第一种情况：由于钻孔地面注浆可能对三隔封闭不实，使松散层孔隙含水层水（一、二、三含）和二叠系砂岩裂隙含水层水相互连通。由于一~三含赋水性为中~强，巷道掘进期间，若揭穿该钻孔或受采动影响造成裂隙面与钻孔连通时，松散层孔隙含水层水和二叠系砂岩裂隙含水层水通过钻孔涌入巷道，根据经验公式计算，35-B6钻孔最大突水量为234m3/h，极易造成巷道突水事故。分析认为，钻孔地面在处理岔孔事故进行封孔注浆，封孔段为四含上部地层，合计注水泥浆13m3，且三隔粘塑性较强，流沙层突水有可能性不是太大，但应引起足够的重视。

（2）第二种情况：钻孔内净水和钻孔沉淀的泥浆。由于钻孔内存在着大量的施工泥浆，涌水时泥浆会同时涌入巷道内。按钻孔直径94mm计算，460m~980m 段钻孔内净水和泥浆量为4m3，加上裂隙回流水量预计钻孔水量为20m3。

（3）第三种情况：钻孔水渗入到岩层裂隙中，钻孔有一定量的气体充填。由于钻孔连通了4-1煤以上的所有煤层，涌水时可能伴随一定的CH4等有害气体。若钻孔内积水少，钻孔通道内则会积聚高压瓦斯等气体，井下巷道与该通道连通后，易发生瓦斯等有害气体突出事故。

四、防治方案

1、地面处理方案

采用在原孔注浆法对该孔上部进行水泥封闭，分三段进行注浆，具体见《35-B6钻孔事故处理方案》。