龍門峽南煤礦水患治理方案

文/王建新唐輝

龍門峽南煤礦水患治理方案

文/王建新唐輝

四川華鎣山廣能集團龍門峽南煤礦礦區面積約18.6km2，規劃設計生產能力為60萬噸/年，設計服務年限40年，可采儲量3123萬噸，礦區地層巖性以可溶性碳酸鹽巖為主，碎屑巖次之。礦區為以溶蝕為主的中切割中低山地形地貌，巖溶漏斗、落水洞、沖溝等十分發育，井下巖溶、裂隙大都與地表連通。雨季時，井下涌水量驟增驟減變化較大，風井施工以來共發生過3次巖溶突水事故（突水地層均為P3c），最大突水量達到20000m3/h左右，對礦井施工造成嚴重水患威脅。為此，龍門峽南煤礦開展水文地質專項調查，采用“疏堵結合”的治理方案，取得明顯成效。

一、方案設計

經分析確定采用“疏”與“堵”相結合方式對風井區域揭露的6#、7#裂隙進行治理，“疏”：施工專用放水巷對溶洞水與裂隙水進行疏放；“堵”：一是采用環狀澆筑體+壁后注漿充填并保留原有的水流通道；二是采用高壓水射流對裂隙內的軟弱層進行沖洗+注漿充填封堵。同時，開展專項水文地質調查，掌握井田區域水文地質構造形態及深度，揭示與井下涌水相關的巖溶構造，實現對礦區的巖溶水害進行預測和判定。

1.放水巷。設計專用放水巷揭穿6#溶洞底部疏放雨季期間的巖溶涌水。

2．環狀澆筑體+壁后注漿充填。鑒于回風平硐為礦井強制負壓回風巷道，巷道無大通道排水泄壓條件，且6#溶洞位于斜巷上方，兼之周圍有一定范圍的溶蝕構造應力解除裂隙發育帶及巷道施工松動圈，如設旁道泄水，難以保證巷道安全，因此選擇采用“混凝土套壁封閉+注漿充填”的方式進行治理。采用鋼筋混凝土套壁現澆對回風平硐6#溶洞進行封閉，并預留注漿孔，對5#溶洞擋水墻實施補強加固，然后通過注漿對回風平硐6#溶洞空洞處與進風平硐的3#、4#巖溶裂隙帶實施可靠充填封閉，以增加溶洞影響區域巷道的抗壓強度，提高混凝土套壁封閉工程井筒抗壓強度，確保6#溶洞封堵之后高壓巖溶積水不會通過其他薄弱環節發生突水事故。

3．高壓水射流對裂隙內的軟弱層進行沖洗+注漿充填封堵。7#裂隙(底板高程+600.5m)所在地層長興組，對應地面水頭壓力最高水壓為3.9MPa。設計時按最高水壓的1.15倍即4.5MPa進行，先在巷道內對較大（寬度超過20mm）的裂隙進行直接高壓水射流沖洗并注漿加固，然后采用帷幕鉆孔對所有裂隙進行清洗并注漿，保證形成環狀帷幕封堵體。見圖1，7#裂隙帷幕注漿鉆孔圖，說明見表1。

4．專項水文地質調查

對井田區域內地下水補、徑、排條件及巷道突水狀況進行調查及整治，為煤礦的順利生產提供理論支持。其中，開展連通試驗主要有兩個目的：一是分析龍門峽南煤礦回風平硐和回風上山的涌水來源問題，特別是6#溶洞的巖溶水來源問題；二是龍門峽南煤礦回風平硐地下暗河來源及去向問題。

圖1 7#裂隙帷幕注漿鉆孔圖

二、方案實施

1．放水巷施工。在+621m水平施工放水巷疏放6#溶洞及其影響區域巖溶涌水，巷道采用半圓拱斷面施工，巷寬2.7m，巷高2.75m。

2.環狀澆筑體+壁后注漿充填施工。對6#溶洞進行鋼筋混凝土現澆環形井筒支護，并預埋注漿管。布筋采用3層鋼筋雙向布筋，主筋（橫向）采用Φ22mm螺紋鋼，副筋（縱向）采用Φ16mm螺紋鋼，拉筋采用Φ12mm圓鋼，主副筋間間排距均為300mm，拉筋間距600mm，主筋之間層間距為400mm，內、外保護層厚度分別為80mm、70mm。

（1）先進行造假底，最底層用22KG鋼軌輔底，回填2～4cm碎石并在碎石層中安設注漿管進行注漿造底。

（2）混凝土澆筑，厚度為950mm，標號為C30，配合比為水∶水泥∶河沙∶石子=0.51∶1∶1.31∶3.81（重量比）。混凝土井筒長18m。其中，6#溶洞前搭接5m（回風平硐井口方向），后搭接8m。現澆前先用清水對巷道巖壁進行清洗，以保證現澆混凝土與巖壁結合密實，并及時清除鋼筋、模板上的油漬污質和積水。

（3）壁后充填注漿，對6#溶洞混凝土套壁和溶洞之間的空洞部分進行了CS雙液注漿處理以保證井筒抗壓強度，雙液注漿采用水玻璃（波美度為40）比水泥漿為1∶3（體積比）的雙液漿，水泥漿的水灰比為1∶1（重量比），見圖2，注漿竣工圖。

3．高壓水射流對裂隙內的軟弱層進行沖洗+注漿充填封堵。對7#裂隙已揭露的部分直接進行高壓水射流沖洗裂隙內夾的軟弱層，沖洗后進行人造止漿墻，止漿墻深度2.0m。在止漿墻外部注漿對裂隙進行封堵。針對裂隙施工帷幕鉆孔，鉆孔設計在裂隙四周穿層施工，在孔內進行高壓水射流沖洗后注漿形成帷幕墻。

4．專項水文地質調查。開展巖溶水文地質測繪及巖溶調查等工作，完成資料分析、圖件編制、報告編寫工作。通過系統的地質圖修測及物探、示蹤試驗等技術手段詳細核查了調查范圍的地層巖性的變化規律，詳細核查了地表地質構造形態，復核全區褶皺3個，斷層2條。通過水文地質調查與修測，查明查區內的水文地質特征，系統編制了1∶10000水文地質等圖件。

三、結論

1.通過2013年雨季檢驗表明，+621m放水巷能夠有效疏放6#溶洞及其影響區域的巖溶涌水，+621m水平以下的7#裂隙封堵工程質量可靠。

2.通過專項水文地質調查，基本探查清楚了井田區域水文地質構造形態及深度，揭示與井下涌水相關的巖溶構造，實現對礦區的巖溶水害進行預測、判定，專項調查表明，龍門峽南煤礦屬于頂板、底板巖溶充水礦床，水害治理主要是以“防”為主，通過排水和注漿支護等手段進行治理。

3.采用“疏堵結合”治理技術方案，極大地縮短了礦井建設時間。

4.回風平硐及回風上山，在長興灰巖中已經揭露的6#溶洞暗河系統發育復雜，涌水量大，短時間內有一定的聚壓效應，應及時加強+621m放水巷的維護與監測工作，并制定必要的應急預案、措施。

（作者單位：四川華鎣山廣能集團）

（責任編輯：龐永厚）

表1

圖2注漿竣工圖