宜興礦205運輸巷防治水技術的實踐應用研究

董華賓

(山西汾西宜興煤業，山西 孝義 032300)

1 前言

現階段礦井防治水技術方法主要有留設防隔水煤柱、構筑防隔水設施、填料或充填注漿堵水、疏水降壓、排放井上下積水和對地表水或地下水實施截流治理。煤礦水害防治技術中的疏水降壓和注漿堵水是最常用的兩種技術手段，能夠取得很好的效果。兩者相結合來治理水害更能取得經濟效益，加快工程進度，保證礦井正常接替。以宜興礦205運輸大巷為研究對象，對復雜條件下的防治水技術進行了實踐應用研究。

2 注漿堵水和疏水降壓相結合的技術方法應用

宜興礦205運輸大巷在開拓期間發生裂隙突水，當時工作面在煤層底板的巖層中掘進，采用CMJ-17履帶式全液壓型鉆車打爆破眼、光面爆破的方式施工。在掘進至382 m時，在打爆破用周邊眼時發生突水，當時水壓大，水柱成噴涌狀態，同時伴有高濃度瓦斯噴出，工作面停止施工。工程技術人員經現場勘查和分析后，決定采用注漿堵水的方式進行治水。本次工程經歷了探測構造階段、注漿堵水階段和堵水效果檢驗階段的工作，最終達到了可以繼續掘進施工的目的。

2.1 構造探測階段

205大巷打鉆突水后，由于當時突水的同時伴有高濃度的瓦斯涌出，工作面停止施工。工程技術人員對涌水量變化情況和瓦斯濃度進行了觀測。經研究決定首先對-600 m大巷排水溝進行排水能力測定，并對水溝進行了全面清挖和局部改造，提高-600 m大巷水溝的排水能力，為后來的205運輸大巷水害治理工程提供了排水保障。

安裝抽放管對瓦斯進行臨時抽放后瓦斯得到控制，技術人員進入現場進行勘查和觀測。當時205運輸大巷開拓工作面只有迎頭左幫底板起1.5 m處的一個周邊眼噴水。水柱噴射距離在10～15 m之間波動同時伴有瓦斯噴出，但瓦斯噴出量不大。通過觀測205大巷總水量為108m3/h，工作面突水量為70m3/h。為了查清水源，對該巷道附近的3個涌水點進行監測，分析是否有水力聯系。通過觀測數據分析，排除原有涌水點與新突水點有連通關系的可能。

要想成功封堵涌水點就必須掌握構造裂隙的形態和充水、導水特征，對其進行鉆探探測。為達目的，共在巷道迎頭位置及周圍施工了8個鉆孔。除1號孔是工作面打周邊眼的突水鉆孔外，其余探測鉆孔都是使用SGZ-IIIA（ZL300 HA）型鉆機施工，按探放水要求安設套管、閥門、壓力表。

2號鉆孔施工15 m出現大量涌水，工作面涌水增加了20m3/h，通過壓力表觀測，壓力為1MPa。由于水壓大，繼續貿然施工探測鉆孔，可能會引起更大的水害事故，決定先進行疏水降壓，經過一周疏放，水壓有所降低。然后繼續施工其他鉆孔。各探測鉆孔情況如表1所示。

表1 205運輸大巷構造探測鉆孔參數表

以上8個探測鉆孔施工至與導水裂隙構造連通后，205運輸大巷的總涌水量達到了197 m3/h，給礦井排水系統增加了很大壓力。經過以上鉆探探測，已經掌握了構造裂隙形態，具體情況見圖1。

圖1 205運輸大巷探測構造鉆孔平面圖、剖面圖

2.2 注漿堵水階段

注漿堵水的目的是以鉆孔為通道，將封堵材料注入到導水裂隙中，使巷道前掘方向四周的裂隙被封堵嚴密，堵塞導水通道，保證開拓巷道正常施工。

205運輸大巷的注漿選用瑪麗散合劑為注漿原料。該合劑為兩種液態化學合劑，經混合后形成固體，有可壓縮性，壓力越大形成的固體物強度越大。注漿利用高壓泵進行，將瑪麗散合劑通過鉆孔注入到構造裂隙內。注漿材料經滲透擴散、裂隙充填和擠壓固化過程將裂隙封堵嚴密，使水流不能通過。

利用第一個突水孔向孔內注瑪麗散合劑，此孔是第一個與導水裂隙連通的，涌水量很大，經一段時間的沖刷孔徑已經達到14mm左右。作為封水孔利用十分理想，共向此孔內注入瑪麗散合劑660kg，此孔已完全不流水。

1號孔注漿完成后，又施工了10個注漿孔，并利用原探測構造裂隙時的6號和8號鉆孔進行了注漿堵水。205運輸大巷注漿堵水工程共對12個鉆孔進行了注漿，共注入瑪麗散合劑4980 kg。通過現場觀察效果良好，工作面迎頭已經無涌水，只有作為預留放水的2號孔和7號孔有水涌出，水量在65m3/h左右。至此對205運輸大巷工作面的注漿堵水工作結束。注漿堵水鉆孔布置情況見圖2。

圖2 205運輸大巷注漿堵水鉆孔平面圖、剖面圖

2.3 注漿堵水效果檢驗階段

為了確保開拓工程的安全，必須對注漿堵水的效果進行檢驗。本次效果檢驗的方式采用向巷道周邊打探測鉆孔的方式進行驗證。

第一組效果檢驗鉆孔共施工了5個，主要目的是驗證巷道左幫和底板的堵水效果。其孔號為（12）～（16）號。其中（12）～（15）號4個孔在巷道迎頭的輪廓線上，并全部在左幫側，分別在巷道底板起1m、2m、3m處，與巷道前進方向夾角為15°，孔深均為3m。底板孔按-15°施工，頂板孔按+15°施工，lm、2m處的檢驗孔按水平施工。這4個孔都無水流出，證明了左幫側的封水效果較好。后又在迎頭上底板起0.5m、距右幫1.5m、與巷道前進方向夾角20°、傾角-12°施工了（16）號檢驗孔，孔深8m，無水。通過這5個鉆孔驗證了左幫及底板堵水效果良好。

第二組效果檢驗鉆孔施工5個，目的是驗證右幫的堵水效果。其孔號為（17）～（21）號。首先在迎頭的巷道中心上施工（17）號鉆孔，底板起3.2m，與巷道前進方向夾角5°，傾角+40°，孔深15m。該孔有少量水涌出，證明該位置裂隙沒有封堵嚴密，對該處補充注漿，注入瑪麗散合劑420kg。此后施工的（18）～（21）4個孔號均在巷道迎頭輪廓線上右幫側，與幫夾角20°～25°，孔深都是4m，與底板距離分別為0.5m、1.5m、2.5m和3.1m。此4個孔都無水，證明了右幫側的封水質量好。

第三組效果檢驗鉆孔為（22）號，目的是驗證底板的堵水效果。在迎頭底板距左幫0.5 m處，按-15°傾角打鉆孔，孔深8m。該孔無水，證明底板處堵水效果良好。

第四組效果檢驗鉆孔共打了2個孔：（23）、（24）號。其中（23）號孔在迎頭上底板起1.5m，距左幫2.2m，與巷道中心平行，水平施工，孔深4.25m。在2.2m時，（23）號孔有少量水涌水。（24）號孔在巷道左幫距迎頭11 m，底板起1.6m，與左幫夾角34°，傾角+15°，孔深1.8m。（24）號孔終孔后涌水量在3m3/h左右。對該孔進行補充注漿，注入瑪麗散合劑600kg。效果檢驗鉆孔共施工了13個，其中有兩個有少量出水，并進行補充注漿，證明注漿堵水效果良好，注漿堵水取得成功，可以恢復開拓施工。

3 揭露注漿堵水段的實際情況

205采區運輸大巷恢復開拓施工后，完全揭露涌水裂隙。通過現場觀察，裂隙形態與探測時分析的基本一致，為兩組裂隙，裂隙帶最大寬度為2.0cm，已經被瑪麗散合劑充填嚴密，充填物堅硬與巖石膠結致密。巷道周邊裂隙已經全部被瑪麗散合劑充填嚴密，不導水。

4 結論

宜興礦205運輸大巷遇構造裂隙突水，經歷了構造探測階段、注漿堵水階段、效果檢驗階段，通過以上探測技術工作控制了構造裂隙形態，采取有效堵水措施后經檢驗效果良好，使205運輸大巷能夠安全順利地進行施工。在此次工程中注漿堵水是主要治理方法，同時疏排降壓起到了一定的作用。由此可見，高壓突水情況時采取先疏排后封堵的水害治理方法，技術上可行，經濟上合理，安全上可靠。