貴州地區井筒穿過地下暗河施工技術研究

王文標

（貴州黔西桂箐煤炭開發有限公司，貴州 畢節 551505）

1 、井筒涌水概況

桂箐煤礦副斜井井筒在施工至560m時，工作面標高1106.00m（頂板）；該層位為玉龍山段，灰色、淺灰色，石灰巖，厚約126m，上部具縫合線構造發育，產瓣鰓類動物化石，巖石擊打聲脆，堅硬，中部加一層鮞粒狀灰巖，巖溶裂隙發育；經過物探證實，迎頭前方圍巖中富水較強；在井筒施工期間，采用長探孔探水，并配合5m短探。在該位置掘進前施工5m短探時,探孔內涌水，現場觀測并測得涌水量為6.01m3/h，隨后采用風動潛孔鉆機沿巷道水平方向施工一個探孔進行探水，經現場測定涌水量達25.8m3/h、水壓0.15Mpa、水溫為140，經初步分析水源為上部裂隙通過地下暗河流入工作面涌水。擬定向巷道前方探地下暗河、裂隙發育狀況及水量來源來確定探放水方案。

2 、地下暗河探測

2.1 物探結果

桂箐煤礦邀請了華北科技大學采用便攜式礦井地質探測儀對工作面進行了超前探測：采用反射共偏移探測方法，探測方向從左幫向右幫布線，因目前迎頭前方巖層破碎，根據地震勘探中巖層風化破碎對地震波在巖層中傳播速度的影響，綜合考慮目前迎頭地質構造變化和巖層物理性質的變化，根據經驗，迎頭巖層波速采用1400m/s，根據波形分析，迎頭前方5m、15m附近存在異常界面，推斷為構造或巖層裂隙發育帶，另結合目前迎頭已經鉆探結果，0-4m范圍內巖層，4-15m范圍內波形變形非常嚴重，為破碎帶和溶洞。

2.2 探測結果

經過采取物探與鉆探相結合的方式綜合分析，得出以下結論：

1、巷道工作面前方5m以外發育為一不規則的串珠狀溶洞形成過水地下暗河通道，內充填為黃泥、鵝卵石組成的河床沉積物，其走向為NE550，河床延伸到巷道底板以下，在巷道兩幫的寬度約為6-9m。

2、巷道工作面水源主要來源于上方裂隙補給，單孔最大涌水量約為85 m3/h左右，水源補給充足，水溫為140，水壓0.15Mpa。

3 、施工方案比較

按副斜井的設計目的，并根據井筒在498m處探測結果，可采取的方案有預注漿、巷道變坡、巷道改向等三種方案，為達到經濟合理、安全可靠、快好省的施工目的，經以下方案對比。

巷道改向：從所施工的探鉆情況分析，該地下暗河以NW55°斜交井筒，向北東、南西方向延伸，無論巷道如何改道均須穿過該地下暗河，將同樣遇到該問題。

巷道變坡：從所施工的探鉆情況分析，該地下暗河以SN80°傾向延伸至巷道頂底板以外，無論巷道如何改變坡度均須穿過該地下暗河，將同樣遇到該問題。

4 注漿方案

4.1 注漿機理

根據物探及鉆探結果，并進行多個方案對比分析，確定了通過抬高暗河河床底部，利用水泥漿液置換河床沉積物，并最終達到在井筒周圍形成注漿帷幕目的的注漿方案，通過采取打眼注漿的方式抬高河床底部從而達到巷道輪廓線外形成5m以上的注漿加固帷幕。同時通過對巷道掘進長度25m進行注漿加固，以達到全井筒注漿堵水加固的目的。注漿結束后，再施工檢驗孔，對井筒周圍10米范圍注漿效果進行檢驗，確定單孔出水是否達到設計的小于1m3/h,以及全井筒涌水量小于3 m3/h的設計要求。

4.2 注漿設計

通過利用原探查孔和重新補充設計的注漿鉆孔，對井筒迎頭前方的地下暗河進行注漿抬底充填，同時通過檢驗孔檢驗注漿效果并利用檢驗孔加強井筒周邊的注漿效果，以最終保證井筒整體的注漿效果，從而達到注漿設計目的。（圖1）

圖1 副斜井560m注漿設計布置圖

4.3 注漿檢驗與設計

在注漿實施過程中采用注漿材料為水泥和水玻璃雙液漿注漿方案，當注漿孔內注漿終壓達到設計壓力5MPa，經凝固期后，根據打孔驗證，驗證孔設計為十二個，布置在巷道周邊及巷道中部，終孔點位于巷道四周輪廓線外5m處，如單孔涌水量不超過1m3/h，工作面涌水量不超過3m3/h時，可視為此次注漿效果顯著，達到設計要求，否則，將補充鉆孔注漿，直到檢驗達到檢驗標準為止。

結語

通過施工注漿孔及循環擴孔，鉆孔進尺累計1108.42m，注入純水泥480T，具體結果如下：

1、通過檢驗孔的實際揭露，井筒周圍10m范圍內沒有明顯出水現象，且原地下暗河裂隙均被注漿液充填。

2、通過對井筒前進方向進行遠距離超前鉆探，80m范圍內未出現涌水現象。

3、通過注漿加固，井筒周圍的帷幕已形成，能夠保證井筒在掘進過程中不受水害威脅，具備恢復掘進的條件。

[1]劉清文,張小華.武隆隧道穿越特大溶洞暗河技術分析[J].鐵道標準設計,2006年04期

[2]白明洲,許兆義,王連俊,王勐.深埋隧道巖溶突水災害的地質條件研究[N].鐵道工程學報,2006年03期