金鼎煤業注漿堵水措施研究

秦佩+黃志明+張喜玲

摘 要：本文介紹礦井水文地質概況和突水的過程，然后分析注漿堵水措施及注漿過程，在此基礎上對堵水質量及效果進行分析。通過注漿堵水措施，連通試驗3次，鹽酸洗孔6次，歷時205天就成功封堵了突水點原突水量5820 m3/h，金鼎煤業堵水效果顯著，堵水率100%。

關鍵詞：突水；封堵；注漿效果

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.16.061

1 礦井水文地質概況

義煤集團汝陽天澤金鼎煤業有限公司（以下簡稱金鼎煤業），于2008年4月開工建設，由于政策原因于2010年4月停建。義煤集團整合后于2011年1月開始礦井復建。礦井主要開采二疊系山西組二1煤，目前測得，煤層的埋藏深度為600 m以上。金鼎煤業的井田面積為17.41 km2，地質資源儲量有5531萬噸，可采儲量2930萬噸，礦井的設計生產能力為45萬噸/年，服務年限46.7年。礦井的設計水倉凈容積為8770 m3，主泵房一共安裝8臺排水泵，單臺泵能力達到420 m3/h。礦井水害發生前的正常涌水量為26 m3/h[1]。

井田二1煤層的充水水源主要有兩種，分別是石炭系灰巖巖溶裂隙水和寒武系白云巖巖溶裂隙水。基于二1煤埋藏深，底板巖溶水壓力水頭高等原因，根據《煤、泥炭地質勘查規范》（DZ/T0215-2002）水文地質勘探類型劃分，和《河南省汝陽縣寺彎井田煤炭勘探報告》中的具體分析，礦井的水文地質勘探類型定為第三類、第二亞類、第二型，具體來講為巖溶充水、底板進水、水文地質條件中等的礦床[2]。

2 突水過程分析

2011年12月16日金鼎煤業-328軌道大巷的巷道左幫開始出現涌水，涌水量大約為20 m3/h；隨后涌水量分別為150 m3/h，500 m3/h，3000 m3/h，5820 m3/h；后來井底車場被水淹沒，金鼎煤業主副井之間不通風。在金鼎煤業發生突水情況后，突水總量達7.3萬m3，從而致使全礦井被淹沒。由于井田范圍內及周邊沒有小窯老空水的存在，并且水質化驗結果，由此得出結論，突水水源為寒武系白云巖巖溶裂隙水。

3 注漿堵水措施

地面上進行打鉆注漿，直接透過巷道填充骨料截流封堵突水點，繼續向下延深注漿，可以把導水通道和突水水源進行封堵。當骨料填充至巷頂或巷內單位吸水量較小時，巷道內的管道流變為滲透流，增大水流的沿程阻力，可利用透巷鉆孔對巷道內的骨料注漿加固，漿液在壓力差及泵壓的驅使下，充填骨料及裂隙間的細小通道，形成人工擋水墻，以達到巷道徹底截流，截流成功后進行排水，恢復礦井工作。然后采用下行法注漿加固底板，直至終壓終量終孔。

注漿工程于3月13日注1孔、注3孔間歇性注漿加固巷道開始，到7月26日注6孔底板注漿加固結束，6個鉆孔共注水泥6533.1 t，注工業鹽37 t，注三乙醇胺3.335 t，鹽酸洗孔6次，壓水試驗2次，透孔8785.75 m。注漿初期注1孔和注3孔平行作業，兩孔同時壓水、注漿、透孔，注1孔主要是加固巷道，注3孔在加固巷道的同時，部分漿液返流至底板裂隙導水通道中。至3月22日注1孔和注3孔間歇性注漿10次后，兩孔共計注水泥755 t后，皮帶巷巷道截流已經形成，軌道巷底鼓區沒有形成新的突破，堵水工程截流基本成功。3月26日至3月29日，注3孔和注5孔兩孔同時注漿，此時軌道巷注2孔和注4孔也轉入間歇性注漿加固巷道階段。4月5日礦井進行試排水，降深為150 m左右，水位埋深保持在200 m左右，停泵后水位回升速率約0.5 m/h，預計礦井涌水量應在20 m3/h左右。由于礦井水文地質條件復雜，水壓大、底板隔水層厚度薄，為確保排水到底成功，必須對底板延深加固較長層段，并且有相當的注漿量。至4月24日，皮帶巷注1孔底板累計注水泥1095 t，注3孔底板已延深加固45.04 m，累計注水泥2025 t，注5孔已進寒灰加固100 m，累計注水泥770 t；注4孔已底板延深加固9.17 m，累計注水泥785 t。基于以上施工，決定4月24日22：00開始礦井實行分階段排水到底。

4 堵水質量及效果分析

4.1 突水點涌水量對比

2011年12月19日-328皮帶大巷距掘進頭后方40 m處開始出水，涌水量峰值達到5820 m3/h，水位穩定在距井口下25.49 m處（標高+313.01 m）；通過地面打鉆截流堵源注漿加固治理后，礦井出水完全排完后，發現原突水點不再出水，已經完全堵死，堵水率100%，成功實現堵水目標。

4.2 終壓終量

按照堵水設計鉆孔注漿均達到終壓終量標準，實際施工時每次終量都小于50 L/min，終壓都在4.0～6.0 MPa，穩壓時間在25～30 min，達到設計要求。

5 結論

-328軌道大巷注漿堵水工程所堵水源為寒武系灰巖水，導水通道為巖溶裂隙導水通道，其突水量大、水壓大給堵水工程帶來較大難度，但由于“截流堵源”的堵水方案科學合理，鉆孔位置布設針對性強，利用率高；在施工過程中，及時進行“地質三邊”分析，采取的各種施工技術措施比較合理，組織嚴密；使用鉆探及注漿設備先進；故堵水工程進展順利，按期圓滿竣工。-328大巷堵水工程共施工鉆孔6個，鉆探總進尺4766.19 m，地球物理測井4729.80 m，注骨料3599 m3，注水泥6533.1 t，注添加劑40.335 t，壓水試驗5次，連通試驗3次，鹽酸洗孔6次，歷時205天就成功封堵了突水點原突水量5820 m3/h，堵水效果顯著，堵水率100%。

參考文獻：

[1]王素娜.金鼎煤礦突水機理分析 [J]河南科技，2016（11）.

[2]程鵬.金鼎煤礦鉆探注漿堵水工程設計方案[J]能源技術與管理，2015（10）.

[3]邵愛軍.煤礦地下水與底板突水[M].北京：地震出版社，2000.

[4]樂志軍.新朝川礦礦井水分布規律研究與防治對策[D].焦作：河南理工大學，2010.

作者簡介：秦佩（1986-），女，河南新野人，教師。endprint