【摘 要】巖溶裂隙是鉆探施工中難以處理的地質(zhì)災(zāi)害。在鑿井時(shí)遇到了巖溶裂隙地層，運(yùn)用三種傳統(tǒng)封堵方法失敗后，創(chuàng)造性地采用了“袋裝水泥砂漿封堵法”，將溶洞成功封堵住。本文詳細(xì)介紹了袋裝水泥砂漿封堵溶洞的方法、特點(diǎn)和應(yīng)注意的事項(xiàng)等。
【關(guān)鍵詞】傾斜溶洞；封堵；技術(shù)方法；應(yīng)用
1 前言
巖溶裂隙發(fā)育地區(qū)，地層較為破碎，地質(zhì)狀況復(fù)雜，常常在施工過中發(fā)生泥漿漏失問題，泥漿漏失會給鉆進(jìn)工作帶來諸多不利，嚴(yán)重影響施工進(jìn)度和質(zhì)量。遇到破碎掉塊時(shí)會造成卡鉆等孔內(nèi)事故，不但會致使工期延誤，甚至井孔報(bào)廢，而且會給施工單位造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。因此解決巖溶裂隙發(fā)育地區(qū)鉆進(jìn)中發(fā)生泥漿漏失問題是地質(zhì)勘探，工程勘察及工程施工鉆進(jìn)過程中的主要技術(shù)難題，需要采取措施予以處理。對于覆蓋層泥漿漏失地層，一般采用泥漿護(hù)壁，快速鉆進(jìn)，下入表套隔離保護(hù)井壁，以防漏失。對于地層變化比較復(fù)雜，下伏基巖層段出現(xiàn)漏漿，再次下入套管，施工成本會大為提高。對于漏失量較小，坍塌掉塊嚴(yán)重地層。可采用無固相優(yōu)質(zhì)泥漿沖洗液護(hù)臂堵漏。或采樣水泥護(hù)臂封堵。但對于鉆孔深度較深，大巖溶裂隙地層，筆者就施工中遇到的巖溶地區(qū)鉆井泥漿漏失問題采用的袋裝-水泥砂漿封堵方法，取得了顯著效果。
在禮泉叱干巖溶鑿井時(shí)遇到了一種傾斜溶洞。該井設(shè)計(jì)深度830m， 當(dāng)鉆至181m時(shí)，遇到了溶洞。為了弄清地下溶洞的基本情況，及時(shí)做了錄像。錄像顯示，溶洞洞頂在地面以下181m處，洞底在地面以下183.3m處，洞高（直徑）2.3m，洞頂比較破碎，為一干溶洞。在測量洞深時(shí)，測繩進(jìn)入洞內(nèi)380m尚未測到頭。泥漿通過溶洞全部流失，使鉆井作業(yè)被迫中斷。由于洞頂巖石破碎，隨時(shí)都會出現(xiàn)坍塌掉塊，造成井內(nèi)卡鉆事故。
2 溶洞封堵嘗試及其經(jīng)驗(yàn)總結(jié)
在對地下傾斜溶洞進(jìn)行封堵時(shí)。起初采用了傳統(tǒng)的封堵方法，經(jīng)過三次不同物料的封堵，均遭失敗。
第一次用磚塊回填。將磚塊一塊塊投到溶洞里，共回填了8d，回填磚快32.5m3，回填后用井下電視察看時(shí)，溶洞內(nèi)一個磚塊也沒有，這時(shí)才發(fā)現(xiàn)洞底是傾斜的，再用測繩一探，結(jié)果還是380m探不到頭。第二次用水泥砂漿球回填。用重量比為1：1的水泥砂漿制成圓球投向溶洞。投放量達(dá)28.6m3之后，探測洞深時(shí)仍是380m探不到頭。兩次回填都沒有堵住溶洞。對此，分析認(rèn)為磚快和砂漿球自重較大，易在重力的作用下，順著洞底流向或滾向洞的深處。經(jīng)過反復(fù)考慮，第三次將木棒和衣物混合后投放封堵。設(shè)想木棒和衣物混合后，不會順著洞底下滑， 而會堵住溶洞。如果溶洞堵住后，再投水泥沙漿回填�？墒牵�(dāng)木棒和衣物投了23. 4 m3后，用測繩探測溶洞時(shí)，還是380m探不到頭。三次回填封堵都失敗后，得到的初步結(jié)論是，用散料直接回填的方法來封堵傾斜溶洞是行不通的，應(yīng)該尋求其它途徑使下投的物料不致散落在無法探明深度的溶洞中。
查尋分析發(fā)現(xiàn)洞底是傾斜溶洞，采用傳統(tǒng)的封堵方法：普通注漿法，；高壓噴射法；高壓旋噴法；水泥漿及水玻璃混合注漿法。它們都是液相封堵法，其漿液會順著溶洞底部流失，起不到封堵溶洞的目的。
3 袋裝-水泥砂漿護(hù)壁封堵的法
由于該漏失段181～183.3米處，采用套管護(hù)壁方法，會導(dǎo)致施工成本上升。此段孔徑244毫米，采用套管護(hù)壁堵漏方法，下面為復(fù)雜地層，很難保證終孔直徑244毫米的要求。經(jīng)過反復(fù)考慮，終于研究模擬出一種切實(shí)可行的封堵方法—袋裝水泥砂漿封堵法。
3.1 袋裝水泥砂漿封堵方法
將水泥砂漿裝在袋子里，一個一個地用繩子串起來投在溶洞里。由于砂漿袋用繩子連接，相互牽制，增大阻滯力，易于附著，不至于向溶洞下部滾去。每投放一組，擊實(shí)一回，最終從洞底到洞頂形成一個直徑約0.8～1.0m的水泥砂漿圓柱體最后，待水泥砂漿圓柱體凝固后， 用鉆頭鉆一個孔，使其中心與原孔中心在同一條鉛垂線上。
3.2 封堵方法及其應(yīng)用
�。�1）拌和砂漿。將水泥與砂子按1：1的比例配制（ 重量比） ，內(nèi)加3%的速凝劑。攪拌均勻，使水泥砂漿成塑狀。
�。�2）砂漿裝袋。將拌和好的水泥砂漿裝在網(wǎng)袋里，裝好的網(wǎng)袋成園柱狀，其直徑為15～18cm，長度為38～40cm。
�。�3）連接砂漿袋。每5個砂漿袋為一組，將5個砂漿袋沿長度方向依次用繩子連接起來。
�。�4）投放砂漿袋。將串起來的砂漿袋一端連接在鉆機(jī)鋼絲繩的下端， 并用鋼絲繩吊起，緩緩送往井下；當(dāng)送至距洞底10～15m時(shí)， 猛地剎住鉆機(jī)剎車，砂漿袋在慣性的作用下與鋼絲繩連接處突然斷開， 落于洞底。
（5）夯實(shí)砂漿袋。給鉆桿下段接一振搗器， 將其下至洞底，然后上提3～5m，下?lián)粽駬v砂漿袋。每組砂漿袋振搗5～6次。前一組砂漿袋夯實(shí)后再投放下一組。如此反復(fù)投放和夯實(shí)，直至封到洞頂1.5m 處。
�。�6）待凝及鉆孔。封堵結(jié)束后，等待凝固。凝固時(shí)間為7天。凝固期滿后，接上鉆頭在砂漿圓柱體中心鉆孔，使所鉆之孔與原孔處在同一鉛垂線上。本次封堵時(shí)間1天，共用水泥砂漿2.32m3，經(jīng)檢驗(yàn)，封堵效果良好。
4 袋裝水泥砂漿封堵法的特點(diǎn)
�。�1）封堵時(shí)間短。從封堵時(shí)間來看，袋裝水泥砂漿封堵法是磚塊封堵法的1/8，是水泥砂漿園球法的1/10，是木棒衣物封堵法的1/16。
（2）封堵成本低。經(jīng)計(jì)算，袋裝水泥砂漿法費(fèi)用是磚塊封堵法的1/7多，是水泥砂漿園球法的1/10，是木棒衣物封堵法的1/13。
�。�3）易于操作。操作時(shí)，僅用鉆機(jī)的提升部分及鉆桿、振搗器即可，比起其它封堵方法要簡便易行的多。
�。�4）封堵效果好。用井下電視觀察封堵效果時(shí)，看到封堵部位所鉆之孔孔壁光滑致密，隱現(xiàn)層理。鉆進(jìn)時(shí)，泥漿能夠從鉆孔全部返出地面，沒有漏失現(xiàn)象。該井運(yùn)行多年來從未發(fā)生任何問題。
5 袋裝水泥砂漿法封堵時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)
（1）水泥砂漿的拌和與裝袋速度必須要高，每次的拌和量不能太多， 能夠裝兩組砂漿袋即可。因?yàn)槊拷M砂漿袋投放到溶洞后還要振搗擊實(shí)， 尚需一定時(shí)間，且由于砂漿內(nèi)加有速凝劑，如果一次拌和量多而沒有及時(shí)投放和振搗， 就會在地面凝固， 影響砂漿質(zhì)量或造成浪費(fèi)。
�。�2）采用的水泥標(biāo)號要高，必須在42.5R以上。選用的砂子要用凈水沖洗干凈，不能含泥和其它雜質(zhì)，確保材料強(qiáng)度和質(zhì)量。
�。�3）連接砂漿袋的繩子強(qiáng)度不能太高和太低。過高會使砂漿袋與鋼絲繩連接處難以斷開，砂漿送不到洞底；過低會使砂漿在送往途中提前掉入溶洞，摔得散開，起不到整袋投放的效果。一般采用直徑3～4mm 的細(xì)麻繩即可。
6 袋裝水泥砂漿封堵法的應(yīng)用前景
用袋裝水泥砂漿封堵法不僅封堵了傾斜溶洞，而且還封堵了裂隙， 效果也比較好。由此可知，它對直徑較大（一般洞徑在3m以內(nèi)）的水平溶洞也是適用的。袋裝水泥砂漿法不僅適用于水井鉆遇傾斜溶洞的封堵，而且也適用于水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、煤田地質(zhì)、礦山地質(zhì)鉆遇傾斜溶洞的封堵。
【關(guān)鍵詞】傾斜溶洞；封堵；技術(shù)方法；應(yīng)用
1 前言
巖溶裂隙發(fā)育地區(qū)，地層較為破碎，地質(zhì)狀況復(fù)雜，常常在施工過中發(fā)生泥漿漏失問題，泥漿漏失會給鉆進(jìn)工作帶來諸多不利，嚴(yán)重影響施工進(jìn)度和質(zhì)量。遇到破碎掉塊時(shí)會造成卡鉆等孔內(nèi)事故，不但會致使工期延誤，甚至井孔報(bào)廢，而且會給施工單位造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。因此解決巖溶裂隙發(fā)育地區(qū)鉆進(jìn)中發(fā)生泥漿漏失問題是地質(zhì)勘探，工程勘察及工程施工鉆進(jìn)過程中的主要技術(shù)難題，需要采取措施予以處理。對于覆蓋層泥漿漏失地層，一般采用泥漿護(hù)壁，快速鉆進(jìn)，下入表套隔離保護(hù)井壁，以防漏失。對于地層變化比較復(fù)雜，下伏基巖層段出現(xiàn)漏漿，再次下入套管，施工成本會大為提高。對于漏失量較小，坍塌掉塊嚴(yán)重地層。可采用無固相優(yōu)質(zhì)泥漿沖洗液護(hù)臂堵漏。或采樣水泥護(hù)臂封堵。但對于鉆孔深度較深，大巖溶裂隙地層，筆者就施工中遇到的巖溶地區(qū)鉆井泥漿漏失問題采用的袋裝-水泥砂漿封堵方法，取得了顯著效果。
在禮泉叱干巖溶鑿井時(shí)遇到了一種傾斜溶洞。該井設(shè)計(jì)深度830m， 當(dāng)鉆至181m時(shí)，遇到了溶洞。為了弄清地下溶洞的基本情況，及時(shí)做了錄像。錄像顯示，溶洞洞頂在地面以下181m處，洞底在地面以下183.3m處，洞高（直徑）2.3m，洞頂比較破碎，為一干溶洞。在測量洞深時(shí)，測繩進(jìn)入洞內(nèi)380m尚未測到頭。泥漿通過溶洞全部流失，使鉆井作業(yè)被迫中斷。由于洞頂巖石破碎，隨時(shí)都會出現(xiàn)坍塌掉塊，造成井內(nèi)卡鉆事故。
2 溶洞封堵嘗試及其經(jīng)驗(yàn)總結(jié)
在對地下傾斜溶洞進(jìn)行封堵時(shí)。起初采用了傳統(tǒng)的封堵方法，經(jīng)過三次不同物料的封堵，均遭失敗。
第一次用磚塊回填。將磚塊一塊塊投到溶洞里，共回填了8d，回填磚快32.5m3，回填后用井下電視察看時(shí)，溶洞內(nèi)一個磚塊也沒有，這時(shí)才發(fā)現(xiàn)洞底是傾斜的，再用測繩一探，結(jié)果還是380m探不到頭。第二次用水泥砂漿球回填。用重量比為1：1的水泥砂漿制成圓球投向溶洞。投放量達(dá)28.6m3之后，探測洞深時(shí)仍是380m探不到頭。兩次回填都沒有堵住溶洞。對此，分析認(rèn)為磚快和砂漿球自重較大，易在重力的作用下，順著洞底流向或滾向洞的深處。經(jīng)過反復(fù)考慮，第三次將木棒和衣物混合后投放封堵。設(shè)想木棒和衣物混合后，不會順著洞底下滑， 而會堵住溶洞。如果溶洞堵住后，再投水泥沙漿回填�？墒牵�(dāng)木棒和衣物投了23. 4 m3后，用測繩探測溶洞時(shí)，還是380m探不到頭。三次回填封堵都失敗后，得到的初步結(jié)論是，用散料直接回填的方法來封堵傾斜溶洞是行不通的，應(yīng)該尋求其它途徑使下投的物料不致散落在無法探明深度的溶洞中。
查尋分析發(fā)現(xiàn)洞底是傾斜溶洞，采用傳統(tǒng)的封堵方法：普通注漿法，；高壓噴射法；高壓旋噴法；水泥漿及水玻璃混合注漿法。它們都是液相封堵法，其漿液會順著溶洞底部流失，起不到封堵溶洞的目的。
3 袋裝-水泥砂漿護(hù)壁封堵的法
由于該漏失段181～183.3米處，采用套管護(hù)壁方法，會導(dǎo)致施工成本上升。此段孔徑244毫米，采用套管護(hù)壁堵漏方法，下面為復(fù)雜地層，很難保證終孔直徑244毫米的要求。經(jīng)過反復(fù)考慮，終于研究模擬出一種切實(shí)可行的封堵方法—袋裝水泥砂漿封堵法。
3.1 袋裝水泥砂漿封堵方法
將水泥砂漿裝在袋子里，一個一個地用繩子串起來投在溶洞里。由于砂漿袋用繩子連接，相互牽制，增大阻滯力，易于附著，不至于向溶洞下部滾去。每投放一組，擊實(shí)一回，最終從洞底到洞頂形成一個直徑約0.8～1.0m的水泥砂漿圓柱體最后，待水泥砂漿圓柱體凝固后， 用鉆頭鉆一個孔，使其中心與原孔中心在同一條鉛垂線上。
3.2 封堵方法及其應(yīng)用
�。�1）拌和砂漿。將水泥與砂子按1：1的比例配制（ 重量比） ，內(nèi)加3%的速凝劑。攪拌均勻，使水泥砂漿成塑狀。
�。�2）砂漿裝袋。將拌和好的水泥砂漿裝在網(wǎng)袋里，裝好的網(wǎng)袋成園柱狀，其直徑為15～18cm，長度為38～40cm。
�。�3）連接砂漿袋。每5個砂漿袋為一組，將5個砂漿袋沿長度方向依次用繩子連接起來。
�。�4）投放砂漿袋。將串起來的砂漿袋一端連接在鉆機(jī)鋼絲繩的下端， 并用鋼絲繩吊起，緩緩送往井下；當(dāng)送至距洞底10～15m時(shí)， 猛地剎住鉆機(jī)剎車，砂漿袋在慣性的作用下與鋼絲繩連接處突然斷開， 落于洞底。
（5）夯實(shí)砂漿袋。給鉆桿下段接一振搗器， 將其下至洞底，然后上提3～5m，下?lián)粽駬v砂漿袋。每組砂漿袋振搗5～6次。前一組砂漿袋夯實(shí)后再投放下一組。如此反復(fù)投放和夯實(shí)，直至封到洞頂1.5m 處。
�。�6）待凝及鉆孔。封堵結(jié)束后，等待凝固。凝固時(shí)間為7天。凝固期滿后，接上鉆頭在砂漿圓柱體中心鉆孔，使所鉆之孔與原孔處在同一鉛垂線上。本次封堵時(shí)間1天，共用水泥砂漿2.32m3，經(jīng)檢驗(yàn)，封堵效果良好。
4 袋裝水泥砂漿封堵法的特點(diǎn)
�。�1）封堵時(shí)間短。從封堵時(shí)間來看，袋裝水泥砂漿封堵法是磚塊封堵法的1/8，是水泥砂漿園球法的1/10，是木棒衣物封堵法的1/16。
（2）封堵成本低。經(jīng)計(jì)算，袋裝水泥砂漿法費(fèi)用是磚塊封堵法的1/7多，是水泥砂漿園球法的1/10，是木棒衣物封堵法的1/13。
�。�3）易于操作。操作時(shí)，僅用鉆機(jī)的提升部分及鉆桿、振搗器即可，比起其它封堵方法要簡便易行的多。
�。�4）封堵效果好。用井下電視觀察封堵效果時(shí)，看到封堵部位所鉆之孔孔壁光滑致密，隱現(xiàn)層理。鉆進(jìn)時(shí)，泥漿能夠從鉆孔全部返出地面，沒有漏失現(xiàn)象。該井運(yùn)行多年來從未發(fā)生任何問題。
5 袋裝水泥砂漿法封堵時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)
（1）水泥砂漿的拌和與裝袋速度必須要高，每次的拌和量不能太多， 能夠裝兩組砂漿袋即可。因?yàn)槊拷M砂漿袋投放到溶洞后還要振搗擊實(shí)， 尚需一定時(shí)間，且由于砂漿內(nèi)加有速凝劑，如果一次拌和量多而沒有及時(shí)投放和振搗， 就會在地面凝固， 影響砂漿質(zhì)量或造成浪費(fèi)。
�。�2）采用的水泥標(biāo)號要高，必須在42.5R以上。選用的砂子要用凈水沖洗干凈，不能含泥和其它雜質(zhì)，確保材料強(qiáng)度和質(zhì)量。
�。�3）連接砂漿袋的繩子強(qiáng)度不能太高和太低。過高會使砂漿袋與鋼絲繩連接處難以斷開，砂漿送不到洞底；過低會使砂漿在送往途中提前掉入溶洞，摔得散開，起不到整袋投放的效果。一般采用直徑3～4mm 的細(xì)麻繩即可。
6 袋裝水泥砂漿封堵法的應(yīng)用前景
用袋裝水泥砂漿封堵法不僅封堵了傾斜溶洞，而且還封堵了裂隙， 效果也比較好。由此可知，它對直徑較大（一般洞徑在3m以內(nèi)）的水平溶洞也是適用的。袋裝水泥砂漿法不僅適用于水井鉆遇傾斜溶洞的封堵，而且也適用于水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、煤田地質(zhì)、礦山地質(zhì)鉆遇傾斜溶洞的封堵。
