注漿堵水技術(shù)在煤礦礦井施工中的應(yīng)用研究

劉和才

安徽省煤田地質(zhì)局第三勘探隊(duì) 安徽宿州 234000

煤礦礦井施工過程中的注漿堵水環(huán)節(jié)是整個(gè)工程的重要環(huán)節(jié)，直接關(guān)系到整個(gè)煤礦礦井工程的施工進(jìn)度和生產(chǎn)安全，是影響煤礦礦井工程中工作人員生命財(cái)產(chǎn)安全的重要因素。就目前情況而言，伴隨著煤礦開采規(guī)模的日益擴(kuò)大，社會(huì)生產(chǎn)對(duì)煤礦資源的需求日益增加，煤礦礦井在進(jìn)行開采挖掘等施工作業(yè)時(shí)，需要面對(duì)更高強(qiáng)度、更大難度的工作內(nèi)容，煤礦開采作業(yè)的整體環(huán)境也更加復(fù)雜，這就導(dǎo)致礦井建設(shè)和生產(chǎn)過程中發(fā)生透水事故的次數(shù)逐漸增多，而且煤礦水害事故一旦發(fā)生，搶救難度大、耗時(shí)時(shí)間長(zhǎng)、投入費(fèi)用高，極易引發(fā)群死群傷事故，造成惡劣的社會(huì)影響，這就要求煤礦企業(yè)和施工團(tuán)隊(duì)切實(shí)做好煤礦水害防治工作，對(duì)現(xiàn)有的注漿堵水技術(shù)加強(qiáng)研究，進(jìn)一步提高注漿堵水技術(shù)的質(zhì)量與水平，保障礦井建設(shè)和生產(chǎn)的安全性與可靠性。

1 礦井注漿堵水技術(shù)概述

通常我們所說的注漿堵水技術(shù)，可以從字面上進(jìn)行理解，就是通過向井下巖層中的孔隙、裂隙或巷道注入泥漿或化學(xué)漿，改良井下不良地質(zhì)體，形成阻水構(gòu)造，防止地下水進(jìn)入礦井的技術(shù)。上世紀(jì)中期，伴隨著煤礦開采活動(dòng)的日益頻繁，注漿堵水技術(shù)逐漸興起并得到迅速推廣，直到二十一世紀(jì)后，通過學(xué)習(xí)西方發(fā)達(dá)國(guó)家的先進(jìn)注漿技術(shù)與理念，結(jié)合數(shù)十年來的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在國(guó)內(nèi)外眾多煤礦開采技術(shù)領(lǐng)域?qū)I(yè)學(xué)者的共同推動(dòng)下，我國(guó)的注漿堵水技術(shù)才走向成熟?，F(xiàn)有的注漿堵水技術(shù)是建立在許多特定漿液的注漿理論以及多種注漿工藝和技術(shù)整合的基礎(chǔ)上，還廣泛應(yīng)用了多種更加先進(jìn)的設(shè)備和材料，極大的提高了注漿堵水技術(shù)的質(zhì)量和水平，推動(dòng)了我國(guó)煤礦開采行業(yè)的快速發(fā)展。

針對(duì)不同的情況與環(huán)境，注漿堵水技術(shù)有不同的使用方法和使用形式，如在礦井巷道挖掘過程中，往往要穿越斷層，或者其他一些大幅度的施工活動(dòng)會(huì)對(duì)巖石造成破壞，容易形成導(dǎo)水通道，從而引發(fā)滲水等安全隱患。因此，為了避免因巖石裂隙滲水而導(dǎo)致透水事故，一方面需要在煤礦開采工程之間做好巷道的防漏水工作；另一方面，在煤礦開采施工過程中出現(xiàn)巖層或者巷道漏水、滲水的情況時(shí)，要及時(shí)選擇合適的漿液、合適的注漿工藝與技術(shù)，堵塞漏水孔隙。同時(shí)，要密切關(guān)注回踩過程中的出水現(xiàn)象，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，必須快速進(jìn)行注漿處理，將出水量控制在安全范圍內(nèi)，充分發(fā)揮注漿堵水技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與價(jià)值，在保證煤礦開采過程中巷道挖掘等諸多施工環(huán)節(jié)的安全性的同時(shí)，進(jìn)一步降低煤礦開采工程中排水環(huán)節(jié)的施工成本[1]。

大規(guī)模、持續(xù)的煤礦開采工程是為了滿足社會(huì)居民的日常生產(chǎn)與生活的能源需求，雖然我國(guó)煤炭資源豐富，但是受我國(guó)同樣豐富且復(fù)雜的地形與地勢(shì)的限制，煤礦開采活動(dòng)具有較大的難度和安全隱患，地質(zhì)特征、水文因素、氣候特征等諸多因素都在限制煤礦開采活動(dòng)的正常進(jìn)行。因此，需要煤礦開采行業(yè)的從業(yè)人員，進(jìn)一步提高煤礦開采領(lǐng)域中注漿堵水技術(shù)的進(jìn)步與提升，合理應(yīng)用注漿堵水技術(shù)，為煤礦開采活動(dòng)的安全保駕護(hù)航。

2 礦井注漿堵水技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中存在的問題

在實(shí)際的煤礦開采活動(dòng)中，礦井挖掘活動(dòng)會(huì)遇到眾多問題，如：礦井煤層、頂板以及底板結(jié)構(gòu)不穩(wěn)，巖層裂隙發(fā)育度較高、容易發(fā)生漏水、滲水等，而當(dāng)出現(xiàn)漏水、滲水問題卻沒有得到及時(shí)處理時(shí)，還會(huì)引發(fā)更為嚴(yán)重的安全事故。因此，在煤礦開采活動(dòng)中，注漿堵水技術(shù)是保證礦井以及巷道安全的重要手段，能夠高效率的阻止或降低滲水、漏水情況的發(fā)生和擴(kuò)大。而注漿堵水技術(shù)在使用中，對(duì)注漿孔的布局與設(shè)計(jì)有較高的要求，注漿孔需要充分的考慮偏斜程度，注漿套管的平均偏斜率要盡量控制在1%-3%的范圍之內(nèi)。

對(duì)于整個(gè)煤礦開采工程來說，注漿堵水技術(shù)的應(yīng)用能夠有效的降低、緩解礦井中排水系統(tǒng)的過大壓力，保證在一些比較復(fù)雜的水文地質(zhì)環(huán)境下進(jìn)行煤礦開采施工活動(dòng)的安全性。但是，就目前注漿堵水技術(shù)在煤礦開采過程中的應(yīng)用而言，仍然存在一些問題，比如：一些施工過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)鉆孔偏斜的問題。除此之外，注漿堵水技術(shù)在巖層裂隙阻力小、吸漿量大的情況中應(yīng)用的效果并不好，對(duì)于維護(hù)礦井以及巷道的安全性作用不大，需要在現(xiàn)有的注漿堵水技術(shù)上更進(jìn)一步，改進(jìn)注漿設(shè)備、漿液原料以及注漿工藝，進(jìn)一步提高注漿堵水技術(shù)在特定情況下應(yīng)用的質(zhì)量和效率[2]。

3 煤礦礦井施工中注漿堵水技術(shù)的應(yīng)用

隨著現(xiàn)有礦井注漿堵水技術(shù)的不斷發(fā)展，還需要根據(jù)現(xiàn)有的工藝技術(shù)的特性及缺陷，結(jié)合長(zhǎng)期以來的煤礦礦井施工中注漿堵水技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐，廣泛吸取西方發(fā)達(dá)國(guó)家煤礦開采領(lǐng)域的先進(jìn)理念和先進(jìn)技術(shù)，提高注漿堵水技術(shù)在一些復(fù)雜的地質(zhì)、水文環(huán)境中，以及地下水豐富的巖層中的應(yīng)用質(zhì)量和水平，充分發(fā)揮注漿堵水技術(shù)在提高煤礦開采活動(dòng)的安全系數(shù)以及生產(chǎn)效益中的積極作用，減少煤礦礦井施工中滲水、漏水情況的發(fā)生幾率。在煤礦礦井施工過程中應(yīng)用注漿堵水技術(shù)時(shí)要注意以下幾個(gè)方面：

3.1 注漿深度的把握及注漿材料的選取

在煤礦礦井施工中應(yīng)用注漿堵水技術(shù)時(shí)，注漿的深度要符合礦井深度的需求，注漿深度要保證低于礦井深度11 米，當(dāng)接觸到含水層時(shí)，注漿活動(dòng)要以整個(gè)過程的安全性為前提。注漿堵水技術(shù)應(yīng)用時(shí)，要選擇更高質(zhì)量和品質(zhì)的物料，不得使用受潮結(jié)塊的水泥或過期的水泥、造漿用水也須滿足國(guó)家混凝土拌合用水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，以達(dá)到維護(hù)與巖層凝結(jié)度的目的，避免注入的漿液出現(xiàn)滑落的情況，對(duì)整個(gè)礦井環(huán)境造成更大程度的破壞。同時(shí)，在煤礦礦井施工中應(yīng)用注漿堵水技術(shù)時(shí)，礦井底部與注漿深度之間的距離要根據(jù)實(shí)際的礦井環(huán)境進(jìn)行調(diào)整，在整個(gè)注漿活動(dòng)完成后，要及時(shí)清理注漿孔中的氣體，把握注入漿液的總量。

3.2 松軟地層環(huán)境下注漿堵水技術(shù)的應(yīng)用

在一系列的煤礦開采活動(dòng)中，松軟巖層環(huán)境是比較常見的一種情況，而在松軟巖層環(huán)境下應(yīng)用注漿堵水技術(shù)處理巖石縫隙滲水、漏水的情況時(shí)，要格外注意一些細(xì)節(jié)問題，注漿堵水施工工藝和環(huán)節(jié)要嚴(yán)格遵守以下原則：首先，施工人員要根據(jù)注漿孔的半徑的大小，選擇、調(diào)整合適的施工技術(shù)與施工工藝。其次，準(zhǔn)備好干草和黃泥，并將這兩樣物料進(jìn)行混合，留下混合物作為備用，在注漿過程中，將干草與黃泥的混合物放到注漿孔隙中，能夠起到很好的加固效果。最后，泵壓與泵量的大小十分關(guān)鍵，泵壓與泵量一定要符合實(shí)際的施工要求，煤礦礦井施工中的工作人員要嚴(yán)格控制泵壓與泵量，仔細(xì)觀察注漿效果，根據(jù)注漿過程中的實(shí)際情況對(duì)泵壓和泵量進(jìn)行調(diào)整，使掃孔、復(fù)注、提鉆等工作環(huán)節(jié)的工作時(shí)間形成合理的搭配，確保注入漿液能夠在合適的時(shí)間完成凝結(jié)。除此之外，注漿堵水技術(shù)的具體操作一定要選擇合適的施工設(shè)備，尤其是鉆頭，正確的鉆頭能夠大幅度的提高整個(gè)施工過程的效率和質(zhì)量，并且能夠進(jìn)一步降低注漿堵水過程中的風(fēng)險(xiǎn)性，為煤礦礦井的巖層以及整個(gè)外圍環(huán)境制造良好的環(huán)境[3]。

注漿堵水技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于煤礦礦井挖掘過程以及整個(gè)煤層開發(fā)過程的效率和安全性的提升具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義，尤其是對(duì)于一些復(fù)雜且危險(xiǎn)水文、地質(zhì)環(huán)境下的煤層開采工作來說，注漿堵水技術(shù)的應(yīng)用能夠大幅度提高開采活動(dòng)中施工人員和操作人員的安全系數(shù)，同時(shí)在一定程度上，也進(jìn)一步提高了整個(gè)煤層開采活動(dòng)的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)語

一直以來，煤礦礦井施工過程中的滲水、漏水問題都是影響煤礦礦井施工質(zhì)量安全的重要問題，煤礦礦井施工過程中出現(xiàn)滲水、漏水的情況，不僅會(huì)增加煤礦礦井施工的投入成本，延緩煤礦礦井的施工進(jìn)度，還容易引發(fā)巨大的安全問題，嚴(yán)重威脅煤礦礦井施工人員的人身安全，而注漿堵水技術(shù)的應(yīng)用則大幅度降低了滲水、漏水情況對(duì)整個(gè)煤礦礦井施工的不良影響，進(jìn)一步減少了煤礦開采活動(dòng)的成本投入，提高了煤礦開采活動(dòng)的經(jīng)濟(jì)效益，為煤礦礦井施工中的工作人員提供有力的安全保障。因此，加強(qiáng)對(duì)注漿堵水技術(shù)的研究，進(jìn)一步提高注漿堵水技術(shù)在煤礦礦井開采過程中的應(yīng)用水平和質(zhì)量，增強(qiáng)注漿堵水技術(shù)在不同的環(huán)境、不同條件下的適應(yīng)能力，更進(jìn)一步的降低煤礦開采活動(dòng)中的風(fēng)險(xiǎn)與威脅，減少滲水、漏水問題的發(fā)生次數(shù)，充分挖掘注漿堵水技術(shù)在煤礦開采工程中的實(shí)際效用與應(yīng)用前途。