廢棄礦井導水通道封堵技術研究

陳昌友　連占國

[摘要]根據××煤田各礦的井田邊界煤柱遭受破壞的具體情況和水害發生、發展的實際過程，通過全面的調查分析研究，采用“以堵為主、以排為輔、并行作業”的水害綜合治理方案，主要包括井田邊界地面動水注漿截流等，平均減少各礦井總涌水量2000m³/h以上，保證礦井及其所屬范圍內幾十對鄉鎮小煤礦的安全正常生產，取得預期的治理效果。

[關鍵詞]廢棄礦井 導水通道封堵 地面動水注漿截流

中圖分類號：TE2文獻標識碼：A文章編號：1671－7597（2009）0310073－01

針對礦區廢棄礦井的地質、開采條件，本論文采取導水通道與控制雙重效果的研究，不但解決井田內受水威脅的煤炭資源安全開采，而且將廢棄礦井的水位恢復到一個較高水平，以實現采煤、水資源與生態環境的協調、持續發展。本論文成果也為我國其它礦區解決類似問題提供了理論和技術依據。

一、地下水綜合治理技術與工程工藝

（一）鉆孔結構

巷道封堵的鉆孔結構：煤層巷道上覆巖層未受采動的影響，地面注漿鉆孔直接貫穿巷道頂板即可。鉆孔包括表土層固井段和基巖段。

破碎帶、離層帶注漿的鉆孔結構：破碎與離層兩帶的鉆孔結構包括第四系風化帶鉆孔段、基巖段、離層帶關鍵層位注漿及破碎帶注漿段。各段的鉆孔結構如圖2所示。

（二）工程工藝

1．注漿材料。破碎帶注漿采用水泥，漿液由水泥和水配制而成，水灰比一般為0.7:1。并按比例加入速凝劑。離層帶注漿采用電廠粉煤灰，漿液由粉煤灰和水配制而成，漿液比重為1.14-1.16。

2．注漿工藝。（1）巷道封堵工藝：地下水位監測→骨料級別選擇→骨料注入→注入速凝劑。（2）導水裂隙帶、破碎帶注漿工藝：破碎帶砂漿注入→水泥漿注入→破碎帶速凝劑加固封閉→導水裂隙帶注入水泥漿→導水裂隙帶快速凝固漿注入→裂隙帶封閉注漿。（3）離層帶注漿工藝：離層注水試驗→高壓壓裂擴張→離層帶水泥漿注入→通水洗孔→循環注漿。

二、田邊界地面動水注漿截流

××煤田水害治理方案于2008年開始實施。礦1約占××煤田各礦井總涌水量50%以上的涌水量進入礦2并繼續西侵是形成煤田嚴重水害威脅的主要因素，所以，首先堵截礦1與礦2之間的導水通道，防止礦1的大量涌水外流進入其它礦井，建立第一道防線。根據兩礦之間的已知和可能的連通情況，分析研究制定了截流方案，并編制了地面動水注漿設計，同時對新井兩條石門的標高、具體方位、巷道坐標等作進一步計算核實，對采動破壞情況進行分析，在此基礎上標定注漿鉆孔位置。為使工程盡快開工，早日解除水害隱患，注漿工地的供電、供水及工農關系等工作也同步進行。

（一）注漿技術方法

注漿截流工程以巷道為重點，每條巷道附近擬布置2個注漿孔，沿巷道東西方向布孔。鉆孔間距20m，每孔深約340mo沿兩條石門附近共布置4個注漿孔，計劃工程量1360m。開孔前對鉆孔孔位進行了嚴格的標定、復測。防止標定孔位錯誤，造成鉆孔報廢。鉆孔在施工過程中采用了陀螺定向技術，保證了鉆孔的垂直度。鉆孔打入巷道后，首先向孔內注入石子、砂子等骨料，然后注入水泥～水玻璃雙液漿，最后注入水泥單液漿。由于該處為動水注漿，原則上采用濃漿液定量多次注入的方式以控制漿液擴散流失，加強充填注漿封堵效果。注漿終止壓力定為靜水壓力的1-2倍，約3-6MPa。封堵采動裂隙的鉆孔則采取孔內先爆破然后再加壓注漿的方法。

（二）施工措施

共施工注漿孔4個、工程量1261.17m，注入水泥3336t、砂子181.7m³、石子158m³、水玻璃、食鹽、三已醇胺適量。

1．注漿1號孔：鉆孔標定在正巷石門開口與礦1煤下山三叉門處。共注入水泥548t、砂子138m³、石子158m³，注漿終止壓力為3.8Mpa。

2．注漿4號孔：鉆孔位于石門副巷中部，由于沒有巷道導線資料，鉆孔標定僅根據市煤炭局提供的蘭圖反算坐標，作為參數標定。坐標精度誤差較大。施工到279.5m處時鉆孔出現全漏水現象，并出現卡鉆坍塌。先后采用水泥封閉11次，封堵用水泥425.7t，此時287.00m以上基本堵住不再漏水。向下采用邊堵邊鉆進方法施工到328.20m，仍沒有發生明顯的掉鉆現象，根據測斜資料計算，孔深310m處的偏距為1.90m，偏率0.61%。

由于本巷道為地方小煤礦開拓，其原始數據不詳，再利用鉆孔鉆探巷道難度相當大。根據鉆探資料分析，孔深到305m以下時，地層已正常，說明巷道應該在305m以上鉆孔附近。因此，決定在鉆孔內實施爆破，擴大鉆孔與巷道的連通通道，然后對其注漿。截止到2000年4月5日共注入水泥694.25t，注漿終壓為4MPa，該孔結束。根據注漿4號孔的鉆探施工過程反映，該處除導水巷道外，還存在采動破壞影響產生的導水裂隙，通過注漿4號孔注入的漿液起到了封堵該處的導水裂隙的作用。

在318m-320.Sm處，共裝入地震勘探用TNT炸藥12kg，一次炸破，但效果不明顯。該孔共注入水泥408t。

三、工程效果

地面注漿堵水工程，注漿工程初見成效。礦1水位由每天上升約0.3m，變為每天下降約0.2m。礦2水位仍繼續上升，兩礦水位差繼續拉大。充分說明泄水的通道已基本堵住或部分堵住。為鞏固注漿成果，對兩條導水石門，又各施工一個注漿孔，現注漿工程全部結束，礦1水位為+39.91m，而礦2水位僅為+1.70m，兩礦水位差由注漿前的5m左右，增加到38.21m，并繼續加大，注漿截流工程首戰告捷。

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作者簡介：

陳昌友，男，地質工程師，1987年畢業于安徽理工大學煤田地質與勘查專業，現為安徽省煤田地質局二隊工程師，主要從事地質、巖土工程施工。