注漿堵水技術(shù)在富堡煤業(yè)的應(yīng)用與探討

吳彥偉

（鄭州祥隆地質(zhì)工程有限公司，河南 鄭州 452371）

富堡煤業(yè)12軌道運(yùn)輸巷工作面是個(gè)綜采工作面，2010年7月24日8：30富堡煤礦12軌道運(yùn)輸巷全煤爆破后頂板見(jiàn)一灰?guī)r裂隙出水，水量逐漸增大，至7月25日增至2 100m3/h，風(fēng)井區(qū)被淹（該礦井出水后兩天，相鄰鶴煤集團(tuán)王河煤礦西大巷涌水量也由70～80m3/h逐漸增大到最大時(shí)1 500m3/h左右）。

1 12軌道運(yùn)輸巷工作面概況

12軌道運(yùn)輸巷巷頂沿—1煤頂掘進(jìn)，揭露—1煤煤厚1.0～1.3m，煤層中部有厚度為0.1～0.2m的夾矸，巷道掘進(jìn)125m時(shí)出現(xiàn)頂板淋水，掘進(jìn)至225m處時(shí)見(jiàn)一落差0.5m的小斷層，斷層走向200°，傾向110°，破碎帶寬0.5m，方解石充填，方解石中水蝕現(xiàn)象明顯，該處出現(xiàn)頂板涌水停止掘進(jìn)，水量2 100m3/h。

2 突水情況與經(jīng)過(guò)

2010年7月24日8：30富堡煤業(yè)12軌道運(yùn)輸巷全煤爆破后，頂板揭露一落差0.5m的小斷層，斷層裂隙帶寬0.5m，方解石充填，水蝕現(xiàn)象明顯，裂隙帶初始涌水量為50m3/h，隨即停止掘進(jìn)進(jìn)行水溝及巷道清理，并觀察水量變化。由于裂隙水有一定壓力，裂隙泄水沖開(kāi)部分一1煤層，裂隙寬度也逐漸增大，伴隨頂板裂隙碎塊脫落，至7月25日3：00左右水量增大一倍，12軌道運(yùn)輸巷水溝溢滿，至上午9：00，水量增大至800m3/h，通往主井區(qū)的截流墻關(guān)閉，至下午4：30突水淹至風(fēng)井底，經(jīng)測(cè)算水量增大到2 100m3/h，風(fēng)井區(qū)被淹。

3 突水原因分析

3.1 出水水源

此次出水水量增長(zhǎng)快，突水水量大（約2 100m3/h）且出水后距出水點(diǎn)423m的因奧灰突水淹井至開(kāi)源煤礦井筒水位，7月25日上午2小時(shí)內(nèi)下降了2.15m （9:40水位－33.90m，11:40水位－36.05m），反映明顯，據(jù)此可以確定此次突水水源為奧陶系灰?guī)r巖溶裂隙水。

3.2 導(dǎo)水通道

12軌道運(yùn)輸巷迎頭突水表現(xiàn)為頂板L1～3灰?guī)r涌水，但從出水水量及周邊礦井水位變化情況來(lái)看，突水水源為奧灰水，L1～3灰?guī)r只是過(guò)水通道，在掘進(jìn)頭附近奧灰與L1～3灰間定然存在導(dǎo)水通道，奧灰水通過(guò)垂向?qū)ǖ肋M(jìn)入L1～3灰，再通過(guò)L1～3灰?guī)r水平通道進(jìn)入礦井。

4 堵水方案

根據(jù)目前12軌道運(yùn)輸巷的突水情況和現(xiàn)有資料，為能快速穩(wěn)妥地治理水害，采取先截流再堵源的方案進(jìn)行封堵，具體方案如下：

（1）在突水巷道迎頭向外東11點(diǎn)以西3m沿巷道中線的位置布設(shè)一個(gè)透巷孔（截1孔），打透突水巷道，采用定向引流灌注工藝，向巷道內(nèi)充填骨料，增加骨料堆積長(zhǎng)度，然后實(shí)施旋噴注漿使之固結(jié)形成充填式截流墻，截流墻形成后透巷孔向下延伸進(jìn)行注漿，將巷道底板進(jìn)一步加固，以徹底封堵突水巷道附近過(guò)水通道。截流成功后透巷孔向下延伸探查、封堵巷道底板以下導(dǎo)水通道直至進(jìn)奧灰40m，以起到堵源作用。

（2）在巷道迎頭向外1.5m處布置一個(gè)截流、堵源鉆孔截注2孔，該孔輔助截1孔截流，截流成功后，采用返流注漿工藝進(jìn)行堵源，巷道處注漿達(dá)壓后向下延伸探查巷道底板以下富水情況并加以封堵，加強(qiáng)堵源效果。

鉆孔終孔層位均為進(jìn)奧灰40m，預(yù)計(jì)單孔孔深480m，總進(jìn)尺約960m，注骨料（0.5～1石子及砂子為主）2 000m3，水泥3 000t，粉煤灰3 000t。

該方案的優(yōu)點(diǎn)：①在巷道及出水點(diǎn)資料準(zhǔn)確情況下，現(xiàn)有鉆探技術(shù)命中巷道及出水點(diǎn)的概率高，注骨料、注漿容易；②可較快減少出水量；③堵水前期可暫不考慮導(dǎo)水通道的性質(zhì)；④先期截流為后期堵源創(chuàng)造了相對(duì)封閉條件；⑤截流與堵源相結(jié)合，堵水效果好，能徹底解除水患威脅，且能縮短綜合堵水工期。

鉆探工程：

本次布設(shè)兩個(gè)堵水孔，總進(jìn)尺約960m。其中截1孔孔深480m，截注2孔孔深480m。

截1孔：0～40m（進(jìn)基巖10m），孔徑Φ311mm，下入Φ244.5套管，套管壁外水泥全封閉；40～417m （巷頂4.5m處），孔徑Φ215mm，下入Φ139.7通天套管，套管壁外水泥全封閉；終孔孔徑Φ95mm，裸孔。

截注2孔：0～40m （進(jìn)基巖10m），孔徑Φ311mm，下入Φ244.5套管，套管壁外水泥全封閉；40～415m（進(jìn)L1～3灰3m），孔徑Φ215mm，下入Φ139.7通天套管，套管壁外水泥全封閉；終孔孔徑Φ95mm，裸孔。

5 堵水質(zhì)量及效果分析

5.1 堵水質(zhì)量

本次堵水工程堵源施工主要針對(duì)三個(gè)位置，分別是巷道段及奧陶系灰?guī)r中兩個(gè)大漏水位置，堵水質(zhì)量及效果可以從以下三方面來(lái)分析驗(yàn)證。

5.1.1 12軌道運(yùn)輸巷涌水量

該巷道迎頭突水峰值水量約2 100m3/h，導(dǎo)致風(fēng)井區(qū)迅速被淹，我公司于8月20日開(kāi)始注骨料截流，至9月27日截流工作完成，經(jīng)試排水確認(rèn)堵水效果良好，于10月2日正式排水，4日完全排出巷道積水，5日打開(kāi)防水閘門(mén)，截流堵水率達(dá)到100%。

5.1.2 鄰近生產(chǎn)礦井鶴煤集團(tuán)王河煤礦西大巷涌水量

自富堡煤業(yè)12軌道運(yùn)輸巷突水淹沒(méi)風(fēng)井區(qū)后幾天，王河煤礦西大巷涌水量明顯增大，由正常70m3/h逐漸增至最大1 500m3/ h（2010年9月18日實(shí)測(cè)），經(jīng)水質(zhì)化驗(yàn)與奧灰水一致，可知該礦西大巷新增涌水量來(lái)源于奧陶系灰?guī)r。本堵水工程自9月17日開(kāi)始注漿截流，王河西巷涌水量也隨之逐漸減小，至9月27日截流完畢，其水量減小到1 250m3/h。至11月27日巷道段注漿達(dá)終壓終量，其水量減至600m3/h，至12月27日，孔深438.9m處漏水位置注漿達(dá)終壓終量，其水量已經(jīng)減至并穩(wěn)定在220m3/ h。至2011年1月7日，孔深459.68m處漏水位置注漿達(dá)終壓終量后，該礦西大巷涌水量減小到205m3/h，至1月10日本次堵水工程結(jié)束，其水量一直穩(wěn)定在205m3/h。1月15日再與該礦地質(zhì)員聯(lián)系，水量仍保持不變。

5.1.3 鄰近報(bào)廢礦井開(kāi)源煤礦主井井筒奧灰水位

該礦因奧灰水淹井報(bào)廢，據(jù)鶴煤集團(tuán)王河煤礦及富堡煤業(yè)水文記錄資料，在富堡煤業(yè)12軌道運(yùn)輸巷突水前，該礦主井井筒水位保持在－34m左右，待富堡煤業(yè)突水后，水位逐漸上升至最高－25.44m（2010年9月20日實(shí)測(cè)）。本次堵水工程堵源開(kāi)始后5天，即10月3日該井筒水位開(kāi)始明顯下降，至11月27日巷道段注漿達(dá)終壓終量后，水位下降至－30m。至12月27日，孔深438.9m處漏水位置注漿達(dá)終壓終量，水位下降至－33.8m，至工程結(jié)束，水位無(wú)明顯變化。

5.2 效果分析

為保證堵水質(zhì)量，本次堵水工程制定了嚴(yán)格的注漿終壓標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)注漿鉆孔水位測(cè)量，奧灰水位穩(wěn)定在－27.54m，巷道底板標(biāo)高為－212.26m，巷底承受靜水壓力為184m水柱，約1.84Mpa。本次工程規(guī)定，注漿終壓不得小于受注點(diǎn)承受靜水壓力的2倍，即3.68Mpa；水泥漿比重不得超過(guò)1.35。本次堵水工程達(dá)終壓時(shí)采用比重1.30以下水泥漿，巷底距地面高度424m，因此424m高的水泥漿柱產(chǎn)生的壓力約為5.5Mpa，加上泵壓顯示2Mpa，終壓壓力可達(dá)7.5Mpa，遠(yuǎn)大于規(guī)定終壓壓力，本次堵水工程質(zhì)量過(guò)關(guān)。

綜上所述，本次堵水工程質(zhì)量可靠，堵水效果顯著，為富堡煤業(yè)解除了水害，為礦井恢復(fù)生產(chǎn)爭(zhēng)取了時(shí)間，圓滿完成了堵水任務(wù)。

6 結(jié)語(yǔ)

本次注漿堵水工程所堵水源主要為奧陶系灰?guī)r巖溶裂隙水，奧灰與L1－3灰連通，L1－3灰為過(guò)水通道。而此次注漿采用返流注漿法與下行注漿法相結(jié)合的工藝，返流注漿其特點(diǎn)就是不考慮導(dǎo)水通道性質(zhì)，將水泥漿液沿出水點(diǎn)向水源方向流動(dòng)并凝結(jié)，堵源同時(shí)也對(duì)該礦井與王河礦的導(dǎo)水通道也加以封堵，這樣既達(dá)到堵源目的，也解除王河礦由于地勢(shì)高通過(guò)該過(guò)水通道向本礦井導(dǎo)水的威脅，一舉兩得。堵源鉆孔截注2孔延深鉆進(jìn)至進(jìn)入奧灰40米，分別在其中部和下部揭露導(dǎo)水裂隙，通過(guò)注漿加固得到有效治理，在該區(qū)域20m范圍內(nèi)不會(huì)再有新的出水點(diǎn)出現(xiàn)。由于巷道頂板坍塌嚴(yán)重，且頂板為L(zhǎng)1－3灰較為堅(jiān)硬，給本次截巷工作帶來(lái)很大難度，但由于堵水方案科學(xué)合理，施工措施得當(dāng)，嚴(yán)格執(zhí)行各項(xiàng)技術(shù)要求，所以工程進(jìn)展比較順利，工程按期圓滿竣工。