煤礦立井堵水案例

齊蓬勃　劉志?！≈茌x

摘要：煤礦在掘進混合立罐窩至煤層底板下12.5m時出現突水，使掘進工作不能正常進行。文章采用改造底板及特殊工藝分步成功地將動態底板突水轉換成靜態可控流水直至最后治理不影響正常生產。

關鍵詞：煤礦立井；突水治理；堵水案例

中圖分類號：TD265 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）32-0093-02

1 概況

該礦立井位于井田的東北區域，設計井筒垂直深度300m，水平大巷沿煤層頂板布置在煤層中，井底馬頭門處底板標高+347m。井底罐窩底位于馬頭底板標高下20m處標高為+327m。

5號煤層底板至奧陶系石灰巖頂面距離18.05～38.92m，一般厚度20m左右。也就是說井底罐窩底底板可能破強含水層峰峰二段。

煤層底板太原組K2灰巖和石英砂巖屬直接充水含水層，其水量稍大，充水強度稍強，由于太原組下部隔水巖層不穩定，該含水層與富水性強的奧灰巖溶水發生水力聯系時，極有可能造成礦井突水。

煤系沉積基底為奧陶系灰巖，該層含水空間以溶蝕裂隙為主，富水性強且及不均勻，巖溶水連通性良好，區域性水位標高為+372.00m，由于太原組下部巖層隔水性能不穩定，奧灰水將對煤層開采標高+372以下均會構成威脅。

該礦煤混合立井凈直徑為5m、掘進直徑7m、馬頭門底板標高為煤層底板標高、2012年12月底當罐窩掘至馬頭門下12.5m時即+334.8m時井筒與井壁結合部出現透水，透水量50～70m3/h，根據化驗結果初步斷定水源為間接裂隙導入的奧陶紀灰巖巖溶水。突水導致混合立井停工直至2013年5月的突水治理工作竣工后才正常施工。

2 治理方案

2.1 設計方案

用建筑架管在罐掘進底板上搭1.0m處搭建工作平臺、以便鉆機在水面上施工導水孔；在罐窩底四周施工132mm導水鉆孔并安裝108mm導水管；因為罐窩底板經常因為排水問題有一定深度的積水，所以無法用常規材料固結導水管，我們選用高分子親水材料美固德作為導水管固結材料；用60m3/h流量管道泵將導水孔中水排出，使井底不再積水以便于施工；導水孔工作正常后在罐窩底按設計施工周邊和中介底板改造注漿加固鉆孔，以改造加固罐窩底以下15m（設計7m突水防護層）范圍的底板，以防后期向下延深罐窩至馬頭門以下20m時突水。

圖1

2.2 因故變更方案

因施工過程中發現礦井總排水能力不能滿足施工中透水量增加需要的排水量，故方案調整如下：

（1）撤除搭建的工作臺鉆機，放棄原來搭建的鉆機平臺；（2）用機磚垛和10cm木板在罐窩底板上搭建（水面以上）搭建一個混凝土承載平臺，平臺高度1000mm，平臺下部為容納積水空間；（3）在平臺上施工2.6m厚混凝土，混凝土標號為C30、并在混凝土中參入防滲劑和少量速凝劑；（4）平臺上的混凝土中預埋800mm混凝土管和4根108導水管，導水管下部與井壁壁根相接，在800mm混凝土管放置530mm塔式排沙水泵，水泵揚程50m流量80m3/h，水泵主要用于平臺施工期間泵水；（5）平臺上108mm導水管用于平臺施工期間導水及平臺凝固后向平臺下容水空間注漿，同時在混凝土施工期間預埋9個后期深部注漿的133mm一級注漿套管；（6）混凝土凝固后，從井壁和混凝土管周壁之間及預埋的800mm管路四周預埋的高分子注射管中美固得高分子材料，以防用混凝土充注平臺下空間時這些部位泄壓泄水；（7）從800mm混凝土管中抽出排沙泵，用混凝土充注平臺下部預留容水空間后再高壓從800mm管道中、平臺于井壁之間預埋的美固得注射管高壓注入親水高分子材料；確保原來預留的下部空間充滿充實，再用混凝土和美固德充注下部預留空間時導水管路必須能正常導水。

3 施工工藝

以上工作完成后形成一個可靠的無水平臺，用平臺上的鉆機從9個預埋的133mm一級套管中（套管上安裝高壓截止閥）施工直到平臺下垂直18m的鉆孔、并通過鉆孔向深部以3～5MPa的壓力注射水泥；水泥、膠泥土混合漿液。

4 治理效果

經過為時30天的施工，9個注射孔注入水泥150噸、膠泥土100多噸、2013年5月中旬爆破起除了2.6m混凝土止漿蓋層及1m混凝土、美固德注射復合層，直至原來突水面，并向下再掘8m至標高+326.8再無突水、積水的蹤影，收到了很好的治理結果。

5 分析及結果

第一次搭建平臺施工失敗的主要原因是礦井井底排水系統能力小，鉆機平臺下的突水點涌水不能及時排盡并經常處于積水較深的狀態，更換流量和揚程較大的排沙泵后系統管路不能滿足原來井底斷層破碎帶涌水、新鉆孔涌水及鉆機施工排出水需要，不得已調整為第二套施工費用較高的至漿蓋方案。

如果礦井及立井排水能力能夠滿足原來井底斷層破碎帶涌水、新施工鉆孔涌水及鉆機施工排總水量需要，第一套施工方案還是比較經濟可行的。

作者簡介：齊蓬勃（1960—），男，陜西澄城縣董家河煤礦分公司總工程師，采煤高級工程師，研究方向：礦井防治水及采礦工程設計。