導水巖溶陷落柱的治理新技術

趙斌

（山西義棠煤業有限責任公司，山西 介休 032000）

導水巖溶陷落柱的治理新技術

趙斌

（山西義棠煤業有限責任公司，山西 介休 032000）

山西某礦100302綜采工作面發生了透水事故，因地制宜，創出一套井下靜水控制注漿技術，對發育的巖溶陷落柱進行了徹底的治理，對工作面盡快復產回收提供了有力條件，并填補了以往注漿技術的空白。

綜采工作面；透水；井下鉆注；控制注漿

1 問題的提出

山西某礦年產120萬t，2008年10月27日凌晨兩點鐘100302綜采工作面發生突水事故，出水量約300 m3/h，使工作面被迫停產。災情發生后，該礦各級領導迅速趕到現場，組織人員進行強排水作業，由于排水能力不足，20 h后該工作面全部淹沒，水位呈緩慢上漲狀態。

2 工作面的概況

工作面位于井田東翼，緊貼井田邊界；地表無任何建筑物，屬丘陵地帶，上部為+610水平采空區。工作面開采10號煤層，呈傾斜布置，全長140 m。此次突水點距工作面機頭48m，標高+508。工作面運輸巷標高最高+530，軌道巷高最高+522。

工作面回采中揭露F1、F2斷層，兩斷層中為破碎帶，初步判斷為地塹構造，且伴有大量淋水，但未引起重視，后因破碎帶頂板難以控制、經常坍塌，采用注馬麗散、波雷音等化學漿液，進行封堵淋水和頂板加固，取得一定成效。工作面繼續推進期間，煤壁突水，未采取任何堵漏措施，出水量越來越大，采取捕救措施已來不及，只能進行強排水作業，排水未果、工作面被淹沒。

3 水文地質概況

技術人員對涌水采樣化驗，結果斷定涌水為奧陶紀灰巖含水層水，靜水位為+530。10號煤層位于石炭系，煤層底板以下18.8 m為木溪灰巖，木溪灰巖以下為奧陶紀，奧陶紀灰巖是強含水層。10號煤層底板受構造影響，次生構造較多，巖層受擠壓，抗壓能力減弱，形成破碎帶，進而產生導水通道，奧灰水將破碎帶內泥、沙、石子帶出，造成導水通道越刷越大，這是造成工作面被淹的直接原因。

4 注漿方案確定

考慮到陷落柱體積大、地表建立注漿站有困難、工作面上部為+610采空區等諸多因素，決定采用井下靜水控制注漿技術封堵工作面的涌水。將注漿鉆場布置到工作面完整煤層中，進行打眼注漿。

5 注漿組織施工

5.1 準備工作

在工作面兩順槽砌筑擋水墻，首先砌筑兩道密閉墻，墻厚1.5 m，兩墻間距3 m，中間用毛石、沙漿充填，外墻砌筑過程中安設注漿管，對擋水墻進行充填密實。墻上留有觀測孔，裝壓力表測定工作面水位。在靠近出水點順槽掘進一注漿專用巷，布置注漿鉆場，建立注漿站。待注漿鉆場掘進到位，注漿站建立后，工作面水位達到+530，水位停止上漲，符合注漿要求，可以開始注漿。

5.2 組織施工

（1）止漿墻施工：止漿墻總長8 m（具體位置見附圖），墻厚600mm，剩余空間用毛石，沙漿充填。在注漿鉆場內，用風鎬沿巷道輪廓線開挖寬度600 mm，深度500mm的溝槽。挖好后，用料石砌筑密閉墻，施工過程中，預埋8根φ1＇×1m（一頭帶絲扣）鋼管，兼作導水管用。將煤壁滲水導出墻外，待墻體砌筑完畢24 h后，對墻體注水泥水玻璃漿加固。7h后，開始布孔。

（2）鉆孔布置：根據出水點位置及注漿鉆場位置關系圖布孔，首先布置探測孔，用以確定構造性質及范圍。施工過程要認真收集鉆出的巖芯，如無水就一直鉆進，如有水起鉆注漿，注后，再次進行鉆孔，出水再注，反復出水，反復注漿，直至探明構造性質及范圍，見圖1。

圖1 注漿孔布置圖（1-8號）

確定構造為陷落柱及其范圍后，采用扇形布孔法再行布孔，自上而下分段法注漿。終孔孔位應到達本溪灰巖層位，通過定量注漿，控制漿液擴散范圍，在陷落柱內形成一堅硬殼體，阻止水流通過。然后再次鉆孔，鉆透殼體注漿，加固這一殼體，防止工作面回收做通道中再次出水。又因恐其F1斷層導水增加一鉆孔，見圖2，圖3，圖4。

（3）注漿設備選型：注漿孔選用KDJ-100型潛孔鉆機，鉆孔速度快；選用遼寧葫蘆鳥市生產的2TGZ-60/210型雙液注漿泵；選用立式200L攪拌機攪拌，二次攪拌，使用壓風攪拌。

圖2 注漿孔布置圖（9-16號）

圖3 注漿孔布置圖（17-29號）

圖4 注漿孔剖視圖

（4）注漿材料：以水泥水玻璃雙液漿為主，單液漿為輔；選用P.042.5普通硅酸鹽，新鮮、穩定性強的水泥；選用摸數2.8～3.1，濃度45Be＇以上的液體水玻璃，生產原料要求使用工業純堿（Na2CO3）。

（5）注漿參數選擇：漿液配比：水泥漿濃度為水灰比1∶1，水玻璃漿液濃度為33Be＇～35Be＇。注漿終壓 ρ為0.2MPa～0.5MPa，應視鉆孔深度調整；初始階段，每段高注入量不大于3m3；第一次鉆孔段高為5m，以后以鉆孔出水情況及夾鉆卡鉆情況調整。

6 注漿質量評價

注漿屬于地下隱蔽性工程，注漿質量評價以各孔的注漿參數進行分析；從后期注漿孔鉆取的巖石來觀測巖層被漿液充填的程度和漿液的固結質量，以作定性分析；再以注漿前后水文條件的變化，并測出最終涌水量；以作定量評價。

打開擋水墻閘門，進行試排水作業，排至頂板導水灰巖標高以下后停止，進行觀測。工作面水位無上漲跡象，工作面順槽內頂板淋水變小，工作面順槽內頂板探水孔已完全不出水。根據以上參數，得知此次注漿堵水取得圓滿性結果。

7 結束語

此次綜采工作面突水是該礦首次突水事故，依靠該礦的技術力量，組織施工隊伍，大膽采用井下注漿堵水方法，在短短兩個月時間內成功治服水患，不僅回收出工作面全部設備，并創出了一條注漿堵水的新路。

New Treatment Technology of Water-conducting Karstic Collapse Columns

ZHAO Bin
(Shanxi Yitang Coal Co.,Jiexiu Shanxi 032000,China)

According to the water inrush accident in No.100302 fully-mechanized driving face of some mine of Shanxi,a set of hydrostatic controlled grouting techniques in the pit is created.The method harnesses the developed karstic collapse columns thoroughly,provides the powerful condition for restoring production,and fills the gap of previous grouting technology.

fully mechanized driving face;water inrush;underpit drilling and grouting;controlled grouting

TD743

A

1672-5050（2010）09-0069-03

2010-06-21

趙 斌（1985—），男，山西介休人，大專，技術員，從事承壓開采防治水技術研究工作。

徐樹文