【摘 要】岩溶裂隙是钻探施工中难以处理的地质灾害。在凿井时遇到了岩溶裂隙地层，运用三种传统封堵方法失败后，创造性地采用了“袋装水泥砂浆封堵法”，将溶洞成功封堵住。本文详细介绍了袋装水泥砂浆封堵溶洞的方法、特点和应注意的事项等。
【关键词】倾斜溶洞；封堵；技术方法；应用
1 前言
岩溶裂隙发育地区，地层较为破碎，地质状况复杂，常常在施工过中发生泥浆漏失问题，泥浆漏失会给钻进工作带来诸多不利，严重影响施工进度和质量。遇到破碎掉块时会造成卡钻等孔内事故，不但会致使工期延误，甚至井孔报废，而且会给施工单位造成一定的经济损失。因此解决岩溶裂隙发育地区钻进中发生泥浆漏失问题是地质勘探，工程勘察及工程施工钻进过程中的主要技术难题，需要采取措施予以处理。对于覆盖层泥浆漏失地层，一般采用泥浆护壁，快速钻进，下入表套隔离保护井壁，以防漏失。对于地层变化比较复杂，下伏基岩层段出现漏浆，再次下入套管，施工成本会大为提高。对于漏失量较小，坍塌掉块严重地层。可采用无固相优质泥浆冲洗液护臂堵漏。或采样水泥护臂封堵。但对于钻孔深度较深，大岩溶裂隙地层，笔者就施工中遇到的岩溶地区钻井泥浆漏失问题采用的袋装-水泥砂浆封堵方法，取得了显著效果。
在礼泉叱干岩溶凿井时遇到了一种倾斜溶洞。该井设计深度830m， 当钻至181m时，遇到了溶洞。为了弄清地下溶洞的基本情况，及时做了录像。录像显示，溶洞洞顶在地面以下181m处，洞底在地面以下183.3m处，洞高（直径）2.3m，洞顶比较破碎，为一干溶洞。在测量洞深时，测绳进入洞内380m尚未测到头。泥浆通过溶洞全部流失，使钻井作业被迫中断。由于洞顶岩石破碎，随时都会出现坍塌掉块，造成井内卡钻事故。
2 溶洞封堵尝试及其经验总结
在对地下倾斜溶洞进行封堵时。起初采用了传统的封堵方法，经过三次不同物料的封堵，均遭失败。
第一次用砖块回填。将砖块一块块投到溶洞里，共回填了8d，回填砖快32.5m3，回填后用井下电视察看时，溶洞内一个砖块也没有，这时才发现洞底是倾斜的，再用测绳一探，结果还是380m探不到头。第二次用水泥砂浆球回填。用重量比为1：1的水泥砂浆制成圆球投向溶洞。投放量达28.6m3之后，探测洞深时仍是380m探不到头。两次回填都没有堵住溶洞。对此，分析认为砖快和砂浆球自重较大，易在重力的作用下，顺着洞底流向或滚向洞的深处。经过反复考虑，第三次将木棒和衣物混合后投放封堵。设想木棒和衣物混合后，不会顺着洞底下滑， 而会堵住溶洞。如果溶洞堵住后，再投水泥沙浆回填。可是，当木棒和衣物投了23. 4 m3后，用测绳探测溶洞时，还是380m探不到头。三次回填封堵都失败后，得到的初步结论是，用散料直接回填的方法来封堵倾斜溶洞是行不通的，应该寻求其它途径使下投的物料不致散落在无法探明深度的溶洞中。
查寻分析发现洞底是倾斜溶洞，采用传统的封堵方法：普通注浆法，；高压喷射法；高压旋喷法；水泥浆及水玻璃混合注浆法。它们都是液相封堵法，其浆液会顺着溶洞底部流失，起不到封堵溶洞的目的。
3 袋装-水泥砂浆护壁封堵的法
由于该漏失段181～183.3米处，采用套管护壁方法，会导致施工成本上升。此段孔径244毫米，采用套管护壁堵漏方法，下面为复杂地层，很难保证终孔直径244毫米的要求。经过反复考虑，终于研究模拟出一种切实可行的封堵方法—袋装水泥砂浆封堵法。
3.1 袋装水泥砂浆封堵方法
将水泥砂浆装在袋子里，一个一个地用绳子串起来投在溶洞里。由于砂浆袋用绳子连接，相互牵制，增大阻滞力，易于附着，不至于向溶洞下部滚去。每投放一组，击实一回，最终从洞底到洞顶形成一个直径约0.8～1.0m的水泥砂浆圆柱体最后，待水泥砂浆圆柱体凝固后， 用钻头钻一个孔，使其中心与原孔中心在同一条铅垂线上。
3.2 封堵方法及其应用
（1）拌和砂浆。将水泥与砂子按1：1的比例配制（ 重量比） ，内加3%的速凝剂。搅拌均匀，使水泥砂浆成塑状。
（2）砂浆装袋。将拌和好的水泥砂浆装在网袋里，装好的网袋成园柱状，其直径为15～18cm，长度为38～40cm。
（3）连接砂浆袋。每5个砂浆袋为一组，将5个砂浆袋沿长度方向依次用绳子连接起来。
（4）投放砂浆袋。将串起来的砂浆袋一端连接在钻机钢丝绳的下端， 并用钢丝绳吊起，缓缓送往井下；当送至距洞底10～15m时， 猛地刹住钻机刹车，砂浆袋在惯性的作用下与钢丝绳连接处突然断开， 落于洞底。
（5）夯实砂浆袋。给钻杆下段接一振捣器， 将其下至洞底，然后上提3～5m，下击振捣砂浆袋。每组砂浆袋振捣5～6次。前一组砂浆袋夯实后再投放下一组。如此反复投放和夯实，直至封到洞顶1.5m 处。
（6）待凝及钻孔。封堵结束后，等待凝固。凝固时间为7天。凝固期满后，接上钻头在砂浆圆柱体中心钻孔，使所钻之孔与原孔处在同一铅垂线上。本次封堵时间1天，共用水泥砂浆2.32m3，经检验，封堵效果良好。
4 袋装水泥砂浆封堵法的特点
（1）封堵时间短。从封堵时间来看，袋装水泥砂浆封堵法是砖块封堵法的1/8，是水泥砂浆园球法的1/10，是木棒衣物封堵法的1/16。
（2）封堵成本低。经计算，袋装水泥砂浆法费用是砖块封堵法的1/7多，是水泥砂浆园球法的1/10，是木棒衣物封堵法的1/13。
（3）易于操作。操作时，仅用钻机的提升部分及钻杆、振捣器即可，比起其它封堵方法要简便易行的多。
（4）封堵效果好。用井下电视观察封堵效果时，看到封堵部位所钻之孔孔壁光滑致密，隐现层理。钻进时，泥浆能够从钻孔全部返出地面，没有漏失现象。该井运行多年来从未发生任何问题。
5 袋装水泥砂浆法封堵时应注意的事项
（1）水泥砂浆的拌和与装袋速度必须要高，每次的拌和量不能太多， 能够装两组砂浆袋即可。因为每组砂浆袋投放到溶洞后还要振捣击实， 尚需一定时间，且由于砂浆内加有速凝剂，如果一次拌和量多而没有及时投放和振捣， 就会在地面凝固， 影响砂浆质量或造成浪费。
（2）采用的水泥标号要高，必须在42.5R以上。选用的砂子要用净水冲洗干净，不能含泥和其它杂质，确保材料强度和质量。
（3）连接砂浆袋的绳子强度不能太高和太低。过高会使砂浆袋与钢丝绳连接处难以断开，砂浆送不到洞底；过低会使砂浆在送往途中提前掉入溶洞，摔得散开，起不到整袋投放的效果。一般采用直径3～4mm 的细麻绳即可。
6 袋装水泥砂浆封堵法的应用前景
用袋装水泥砂浆封堵法不仅封堵了倾斜溶洞，而且还封堵了裂隙， 效果也比较好。由此可知，它对直径较大（一般洞径在3m以内）的水平溶洞也是适用的。袋装水泥砂浆法不仅适用于水井钻遇倾斜溶洞的封堵，而且也适用于水文地质、工程地质、煤田地质、矿山地质钻遇倾斜溶洞的封堵。
【关键词】倾斜溶洞；封堵；技术方法；应用
1 前言
岩溶裂隙发育地区，地层较为破碎，地质状况复杂，常常在施工过中发生泥浆漏失问题，泥浆漏失会给钻进工作带来诸多不利，严重影响施工进度和质量。遇到破碎掉块时会造成卡钻等孔内事故，不但会致使工期延误，甚至井孔报废，而且会给施工单位造成一定的经济损失。因此解决岩溶裂隙发育地区钻进中发生泥浆漏失问题是地质勘探，工程勘察及工程施工钻进过程中的主要技术难题，需要采取措施予以处理。对于覆盖层泥浆漏失地层，一般采用泥浆护壁，快速钻进，下入表套隔离保护井壁，以防漏失。对于地层变化比较复杂，下伏基岩层段出现漏浆，再次下入套管，施工成本会大为提高。对于漏失量较小，坍塌掉块严重地层。可采用无固相优质泥浆冲洗液护臂堵漏。或采样水泥护臂封堵。但对于钻孔深度较深，大岩溶裂隙地层，笔者就施工中遇到的岩溶地区钻井泥浆漏失问题采用的袋装-水泥砂浆封堵方法，取得了显著效果。
在礼泉叱干岩溶凿井时遇到了一种倾斜溶洞。该井设计深度830m， 当钻至181m时，遇到了溶洞。为了弄清地下溶洞的基本情况，及时做了录像。录像显示，溶洞洞顶在地面以下181m处，洞底在地面以下183.3m处，洞高（直径）2.3m，洞顶比较破碎，为一干溶洞。在测量洞深时，测绳进入洞内380m尚未测到头。泥浆通过溶洞全部流失，使钻井作业被迫中断。由于洞顶岩石破碎，随时都会出现坍塌掉块，造成井内卡钻事故。
2 溶洞封堵尝试及其经验总结
在对地下倾斜溶洞进行封堵时。起初采用了传统的封堵方法，经过三次不同物料的封堵，均遭失败。
第一次用砖块回填。将砖块一块块投到溶洞里，共回填了8d，回填砖快32.5m3，回填后用井下电视察看时，溶洞内一个砖块也没有，这时才发现洞底是倾斜的，再用测绳一探，结果还是380m探不到头。第二次用水泥砂浆球回填。用重量比为1：1的水泥砂浆制成圆球投向溶洞。投放量达28.6m3之后，探测洞深时仍是380m探不到头。两次回填都没有堵住溶洞。对此，分析认为砖快和砂浆球自重较大，易在重力的作用下，顺着洞底流向或滚向洞的深处。经过反复考虑，第三次将木棒和衣物混合后投放封堵。设想木棒和衣物混合后，不会顺着洞底下滑， 而会堵住溶洞。如果溶洞堵住后，再投水泥沙浆回填。可是，当木棒和衣物投了23. 4 m3后，用测绳探测溶洞时，还是380m探不到头。三次回填封堵都失败后，得到的初步结论是，用散料直接回填的方法来封堵倾斜溶洞是行不通的，应该寻求其它途径使下投的物料不致散落在无法探明深度的溶洞中。
查寻分析发现洞底是倾斜溶洞，采用传统的封堵方法：普通注浆法，；高压喷射法；高压旋喷法；水泥浆及水玻璃混合注浆法。它们都是液相封堵法，其浆液会顺着溶洞底部流失，起不到封堵溶洞的目的。
3 袋装-水泥砂浆护壁封堵的法
由于该漏失段181～183.3米处，采用套管护壁方法，会导致施工成本上升。此段孔径244毫米，采用套管护壁堵漏方法，下面为复杂地层，很难保证终孔直径244毫米的要求。经过反复考虑，终于研究模拟出一种切实可行的封堵方法—袋装水泥砂浆封堵法。
3.1 袋装水泥砂浆封堵方法
将水泥砂浆装在袋子里，一个一个地用绳子串起来投在溶洞里。由于砂浆袋用绳子连接，相互牵制，增大阻滞力，易于附着，不至于向溶洞下部滚去。每投放一组，击实一回，最终从洞底到洞顶形成一个直径约0.8～1.0m的水泥砂浆圆柱体最后，待水泥砂浆圆柱体凝固后， 用钻头钻一个孔，使其中心与原孔中心在同一条铅垂线上。
3.2 封堵方法及其应用
（1）拌和砂浆。将水泥与砂子按1：1的比例配制（ 重量比） ，内加3%的速凝剂。搅拌均匀，使水泥砂浆成塑状。
（2）砂浆装袋。将拌和好的水泥砂浆装在网袋里，装好的网袋成园柱状，其直径为15～18cm，长度为38～40cm。
（3）连接砂浆袋。每5个砂浆袋为一组，将5个砂浆袋沿长度方向依次用绳子连接起来。
（4）投放砂浆袋。将串起来的砂浆袋一端连接在钻机钢丝绳的下端， 并用钢丝绳吊起，缓缓送往井下；当送至距洞底10～15m时， 猛地刹住钻机刹车，砂浆袋在惯性的作用下与钢丝绳连接处突然断开， 落于洞底。
（5）夯实砂浆袋。给钻杆下段接一振捣器， 将其下至洞底，然后上提3～5m，下击振捣砂浆袋。每组砂浆袋振捣5～6次。前一组砂浆袋夯实后再投放下一组。如此反复投放和夯实，直至封到洞顶1.5m 处。
（6）待凝及钻孔。封堵结束后，等待凝固。凝固时间为7天。凝固期满后，接上钻头在砂浆圆柱体中心钻孔，使所钻之孔与原孔处在同一铅垂线上。本次封堵时间1天，共用水泥砂浆2.32m3，经检验，封堵效果良好。
4 袋装水泥砂浆封堵法的特点
（1）封堵时间短。从封堵时间来看，袋装水泥砂浆封堵法是砖块封堵法的1/8，是水泥砂浆园球法的1/10，是木棒衣物封堵法的1/16。
（2）封堵成本低。经计算，袋装水泥砂浆法费用是砖块封堵法的1/7多，是水泥砂浆园球法的1/10，是木棒衣物封堵法的1/13。
（3）易于操作。操作时，仅用钻机的提升部分及钻杆、振捣器即可，比起其它封堵方法要简便易行的多。
（4）封堵效果好。用井下电视观察封堵效果时，看到封堵部位所钻之孔孔壁光滑致密，隐现层理。钻进时，泥浆能够从钻孔全部返出地面，没有漏失现象。该井运行多年来从未发生任何问题。
5 袋装水泥砂浆法封堵时应注意的事项
（1）水泥砂浆的拌和与装袋速度必须要高，每次的拌和量不能太多， 能够装两组砂浆袋即可。因为每组砂浆袋投放到溶洞后还要振捣击实， 尚需一定时间，且由于砂浆内加有速凝剂，如果一次拌和量多而没有及时投放和振捣， 就会在地面凝固， 影响砂浆质量或造成浪费。
（2）采用的水泥标号要高，必须在42.5R以上。选用的砂子要用净水冲洗干净，不能含泥和其它杂质，确保材料强度和质量。
（3）连接砂浆袋的绳子强度不能太高和太低。过高会使砂浆袋与钢丝绳连接处难以断开，砂浆送不到洞底；过低会使砂浆在送往途中提前掉入溶洞，摔得散开，起不到整袋投放的效果。一般采用直径3～4mm 的细麻绳即可。
6 袋装水泥砂浆封堵法的应用前景
用袋装水泥砂浆封堵法不仅封堵了倾斜溶洞，而且还封堵了裂隙， 效果也比较好。由此可知，它对直径较大（一般洞径在3m以内）的水平溶洞也是适用的。袋装水泥砂浆法不仅适用于水井钻遇倾斜溶洞的封堵，而且也适用于水文地质、工程地质、煤田地质、矿山地质钻遇倾斜溶洞的封堵。