煤礦井下巷道高壓突水注漿封堵施工技術(shù)

孔偉杰 李俊華

摘 要：本文詳細(xì)地介紹了老君堂煤礦井下21081工作面下順槽高壓突水具體情況，分析突水水源及突水機(jī)理，通過注漿封堵技術(shù)徹底解決了工作面突水問題，為礦井施工突水的治理積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：突水 注漿 封堵

中圖分類號(hào)：TD74 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）02（a）-0131-02

1 工程概況

老君堂煤礦立井單水平下山開拓，回采工作面?zhèn)蝺A斜布置。201×年10月3日，井下21081工作面下順槽掘進(jìn)至275 m處時(shí)，掘進(jìn)工作面后方1～3m巷道左幫發(fā)生突水，突水量200 m3/h左右。掘進(jìn)頭后2～3 m左幫涌水150 m3/h左右，掘進(jìn)頭后14 m處頂部涌水5 0 m3/h左右，屬于太原群灰?guī)r水，水壓2.5 MPa。初步判斷突水處為巖溶裂隙發(fā)育區(qū)，巖溶裂隙溝通了下部灰?guī)r含水層和上部頂板砂巖，可疑有奧陶系灰?guī)r水和頂板砂巖水參與。該巷道為留窄小煤柱沿空掘巷，右側(cè)2 m以外為采空區(qū)。礦井主排水能力700 m3/h左右，目前井下涌水量超過500 m3/h。為減輕主排水系統(tǒng)壓力，減少排水費(fèi)用，保證礦井安全生產(chǎn)，要求對(duì)突水點(diǎn)進(jìn)行注漿封堵，封堵突水量的90%以上。

2 注漿封堵施工技術(shù)

2.1 施工輔助巷道

201×年10月31日，經(jīng)現(xiàn)場考察確定，在掘進(jìn)工作面后方2～3 m處頂水開掘一條輔助巷道，向左側(cè)沿程追蹤突水水源，希望能在左側(cè)5～10 m處找到突水的孔洞，然后在輔助巷道內(nèi)打止?jié){墻，外側(cè)實(shí)施圍巖加固，封堵突水點(diǎn)。經(jīng)過4天施工掘進(jìn)1.7 m，由于巷道上方破碎巖石大量冒落，冒落后的矸石堵塞了突水通道，突水從巷道頂部傾泄而下，尤如傾盆大雨，輔助巷道無法施工。于是在掘進(jìn)工作面后方17 m處向左側(cè)再施工一條輔助巷道，巷道上寬1.8m，下寬2.2 m，高2.0 m，坑木支護(hù)，長度10 m，水平。然后向右側(cè)轉(zhuǎn)90°，與下順槽平行向前掘進(jìn)，巷道斷面不變，礦工鋼支護(hù)，掘進(jìn)12m后，用錨索鉆機(jī)向前探水，找到突水通道后繼續(xù)向前掘進(jìn)，將水挖出來，讓其全部從輔助巷道流出，使原突水點(diǎn)斷流。

2.2 導(dǎo)水

用2根Φ15.24 mm無縫鋼管將水全部導(dǎo)出，導(dǎo)水管長度每節(jié)3 m，以法蘭盤連接，外端安裝配套高壓閘閥。導(dǎo)水管放入突水孔以后，用速凝膠泥固接導(dǎo)水管，盡可能將導(dǎo)水周圍漏水裂隙全部封堵，將水全部集中于導(dǎo)水管，其余部位不得漏水。

2.3 止?jié){墻施工

為保證突水點(diǎn)注漿封堵質(zhì)量，在前后施工的2個(gè)輔助巷道內(nèi)施工2個(gè)止?jié){墻，第一次施工的輔助巷道內(nèi)做的止?jié){墻為1號(hào)止?jié){墻，第二次施工的輔助巷道內(nèi)的止?jié){墻為2號(hào)止?jié){墻，2個(gè)止?jié){墻同時(shí)施工。

1號(hào)止?jié){墻：1號(hào)輔助巷道向前掘進(jìn)5～7m之后，向上部冒落帶打入3～5根Φ15.24 mm注漿管，并將管子引至10 m以外，外端套實(shí)，安裝配套高壓球閥。然后在外側(cè)用料石或紅磚筑砌1 m厚的外墻，外墻向下深挖1 m至硬底，用混凝土填實(shí)，然后向上壘砌。墻內(nèi)填片石，上部需要挑頂，將頂煤全部挑下，用料石壘至煤層頂板。在充填片石時(shí)需要在墻的中上部放置2～3根Φ25.4 mm注漿管，外端套實(shí)，安裝配套高壓球閥。

2號(hào)止?jié){墻：在2號(hào)輔助巷道內(nèi)施工的止?jié){墻厚度6～8 m，在6～8 m之外先施工外側(cè)墻，墻厚1 m，外墻向下深挖至硬底，用混凝土填實(shí)，然后向上壘砌。墻內(nèi)填片石。在充填片石時(shí)在墻的中上部放置2～3根Φ25.4 mm注漿管，外端套實(shí)，安裝配套高壓球閥。

2.4 止?jié){墻注漿

墻體充滿后，向墻體內(nèi)注單液水泥漿，為保證水泥漿與片石充分接觸，注漿過程中不允許加入任何化學(xué)添加劑。采用間歇式注漿，每注2～3 h停20 min左右，讓漿液充分沉淀。即將結(jié)束時(shí)注水泥-水玻璃雙液漿，保證上部充分注滿。

2.5 止?jié){墻體外周邊圍巖注漿加固

止?jié){墻體周邊圍巖注漿在止?jié){墻凝固的7天之內(nèi)進(jìn)行。對(duì)1號(hào)止?jié){墻在掘進(jìn)工作面后方15 m范圍內(nèi)噴漿，噴層厚度10～20 cm，可以分兩遍噴射，目的是在巷道外側(cè)先做一個(gè)簡單的止?jié){層。在1號(hào)止?jié){墻后側(cè)噴漿范圍內(nèi)分4遍實(shí)施圍巖注漿，在2號(hào)止?jié){墻外側(cè)分2遍實(shí)施圍巖注漿。第一遍1號(hào)止?jié){墻外側(cè)15 m范圍內(nèi)分5個(gè)注漿斷面，每個(gè)斷面布置13個(gè)注漿孔，孔深1.0 m，埋設(shè)Φ25.4 mm注漿管，管長0.5 m，外端套絲，安裝配套高壓球閥。2號(hào)止?jié){墻外側(cè)圍巖注漿加固范圍為5～10 m，每2 m一個(gè)注漿斷面，每個(gè)斷面布置6個(gè)注漿孔，孔深1.0 m，埋設(shè)Φ25.4 mm注漿管，管長0.5 m，外端套絲，安裝配套高壓球閥，注水泥-水玻璃雙液漿，漿液配比為水：水泥：水玻璃=1：0.8∶0.1～0.3，注漿壓力0.5～1.0 Mpa。第二遍注漿注漿孔的密度和注漿管的形式與第一遍相同，孔深2.0 m，管長1.5 m，注水泥-水玻璃雙液漿，注漿壓力1.5～2.0 Mpa。由于2號(hào)輔助巷道為全巖巷，注漿2遍即可完成周邊圍巖加固。第三遍和第四遍注漿只在工作面下順槽噴漿范圍內(nèi)進(jìn)行。第三遍注漿孔的密度和注漿管的形式與前兩遍相同，孔深3.0 m，管長2.5 m，注水泥單液漿，注漿壓力3.0 Mpa。第四遍用錨索鉆機(jī)造孔，孔深6 m，孔徑Φ29 mm，下Φ20 mm注漿管，外側(cè)過渡為Φ25.4 mm，與注漿系統(tǒng)以Φ25.4 mm球閥連接，注水泥單液漿，注漿壓力4.0～5.0 Mpa。

2.6 關(guān)水增壓實(shí)驗(yàn)

待止?jié){墻注漿充填7天后，兩個(gè)墻體外側(cè)圍巖注漿加固工作全部完成，開始進(jìn)行關(guān)水增壓實(shí)驗(yàn)。加固后再關(guān)閉高壓閘閥，直至關(guān)閉10～20 min后無漏水現(xiàn)象為止。

2.7 注漿封堵突水點(diǎn)

關(guān)水增壓實(shí)驗(yàn)成功后，開始頂水注漿封堵突水點(diǎn)。注漿開始時(shí)，注單液水泥漿，水灰比調(diào)整為1∶1。注漿量超過150 t時(shí)，改注水泥-水玻璃雙液漿，漿液配比為水泥：水玻璃：水=1.0∶0.1～0.3∶0.8～1.0。當(dāng)注漿壓力達(dá)到7.0MPa時(shí)，停止注漿。

3 注漿堵水效果分析

在注漿堵水前，下順槽出水量達(dá)500 m3/h，隨著注漿工程的進(jìn)展，出水量也日趨減小。11月19日對(duì)井下工作面現(xiàn)場觀測(cè)出水量基本消失，這一結(jié)果持續(xù)到11月28日整體注漿工程結(jié)束，注漿堵水率達(dá)98%，表明本次注漿堵水達(dá)到預(yù)期目的。

4 結(jié)語

本次注漿工程之所以能夠取得圓滿成功，其原因在于預(yù)測(cè)突水點(diǎn)位置準(zhǔn)確，方案充分、正確，注漿工藝合理，施工措施妥當(dāng)，取得了較好的封水效果，為老君堂煤礦節(jié)省了大量的電費(fèi)，減少了地下水的流失，經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益顯著，為類似礦井巷道涌水的治理提供了可以借鑒的成功經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

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