礦井涌水注漿治理技術(shù)

摘要：東榮一礦位于黑龍江省集賢煤田東榮勘探一區(qū)南部。根據(jù)黑龍江省集賢煤田東榮勘探一區(qū)精查地質(zhì)報(bào)告提供的資料，該區(qū)區(qū)域煤系裂隙充水礦床分為簡(jiǎn)單、中等、復(fù)雜三種類型。文章分析了東榮一礦涌水原因，提出了礦井涌水注漿治理技術(shù)。運(yùn)用該技術(shù)對(duì)東榮一礦主要出水點(diǎn)進(jìn)行治理，效果明顯，降低了礦井總涌水量近240m³/h，使礦井能正常生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：第四系承壓水；注漿技術(shù)；涌水治理；水泥－水玻璃雙液漿；出水點(diǎn)

中圖分類號(hào)：TD745文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2009）16-0135-02

東榮一礦在建井期間，涌水量一直很大，嚴(yán)重影響了施工進(jìn)度，目前礦井涌水量已達(dá)到530m³/h，超過(guò)礦井設(shè)計(jì)的正常涌水量470m³/h，給礦井安全帶來(lái)嚴(yán)重威脅。

一、東榮一礦地質(zhì)條件簡(jiǎn)介

東榮一礦位于黑龍江省集賢煤田東榮勘探一區(qū)南部。根據(jù)黑龍江省集賢煤田東榮勘探一區(qū)精查地質(zhì)報(bào)告提供的資料，該區(qū)區(qū)域煤系裂隙充水礦床分為簡(jiǎn)單、中等、復(fù)雜三種類型，東榮一礦礦井水文地質(zhì)條件整體為簡(jiǎn)單至中等，而該礦-190水平井底車場(chǎng)所處天窗部位為本區(qū)唯一的復(fù)雜區(qū)。

二、涌水原因分析

（一）出水點(diǎn)

礦井井底車場(chǎng)及石門施工過(guò)程中，發(fā)生了多次涌水，除涌水量極小的分散出水點(diǎn)外，目前集中出水點(diǎn)達(dá)65個(gè)。其中單點(diǎn)出水量在50m³/h以上的主要出水點(diǎn)主要有7個(gè)，如圖1所示。其中①、②、③、⑦出水量較大。

（二）出水水源

由于自然形成的天窗使第四系含水層缺失了隔水層，使第四系含水層與煤層上覆巖層中存在的裂隙貫通形成涌水通道。天窗區(qū)域內(nèi)第四系含水層的地下水流向?yàn)橛晌髂舷驏|北徑流，地下水位平均水力坡度約3/1000，徑流緩慢，排泄不良，向東北排泄至松花江。礦井煤系裂隙含水層水的徑流方向?yàn)橛蓶|北向西南徑流，由淺部向深部徑流，徑流強(qiáng)度逐漸減弱。第四系含水層是本區(qū)主要間接充水含水層，含水層厚度大，水量豐富，滲透性強(qiáng)，通常情況被第三系隔水層阻隔，在天窗部位直接補(bǔ)給煤系裂隙含水帶。

（三）導(dǎo)水通道

從井下實(shí)際觀測(cè)的出水裂隙來(lái)看，主要是由煤層上覆頂板節(jié)理發(fā)育而造成的，節(jié)理的發(fā)育程度主要受構(gòu)造控制，在斷層、褶皺等地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力集中部位裂隙發(fā)育、巖層破碎，出水明顯，這些裂隙通過(guò)X剪節(jié)理相互貫通，形成一個(gè)巨大的含水管網(wǎng)，且與頂部的風(fēng)化裂隙相連，在天窗部位直接接受上覆含水層的補(bǔ)給，最終形成了礦井涌水倒水通道。如圖1所示：

三、礦井涌水治理方案

（一）總體治水思想

對(duì)天窗位置的礦井涌水治理，對(duì)井下出水點(diǎn)的治理只是從表面上的治標(biāo)過(guò)程，將涌水導(dǎo)水通道徹底斷絕才是治理的根本。因此，從根本出發(fā)，通過(guò)人工制造隔水層，將天窗封閉，需要通過(guò)地面布置深井鉆孔，然后進(jìn)行注入黃泥等隔水材料進(jìn)行治理，此項(xiàng)工程時(shí)間久，工作量大。但目前為能使礦井盡快投產(chǎn)，對(duì)井下主要出水點(diǎn)進(jìn)行治理，是當(dāng)務(wù)之急。

（二）治水方案

礦井水治理向來(lái)以輸、排、堵、截為主，但輸、排不易實(shí)現(xiàn)，在進(jìn)行堵、截時(shí)還要針對(duì)各出水點(diǎn)并結(jié)合其具體出水情況進(jìn)行治理。注漿為涌水治理最常用且有效的方法，注漿堵水技術(shù)的關(guān)鍵在于對(duì)出水點(diǎn)補(bǔ)水通道的判斷和注漿材料的選擇。結(jié)合東榮一礦主要出水點(diǎn)出水原因，提出注漿技術(shù)對(duì)東榮一礦主要出水點(diǎn)進(jìn)行涌水治理。

四、注漿技術(shù)應(yīng)用

7個(gè)主要出水點(diǎn)中，其中①點(diǎn)涌水量為106m³/h，②點(diǎn)涌水量為96m³/h，④點(diǎn)涌水量為78m³/h，因④點(diǎn)出水影響水倉(cāng)清倉(cāng)，故需首先治理。為了在短時(shí)間內(nèi)使涌水量降至礦井排水能力以內(nèi)，首先對(duì)①、②、④三個(gè)出水點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行治理。

（一）注漿技術(shù)

注漿技術(shù)首先是在將出水點(diǎn)來(lái)水預(yù)先導(dǎo)走，在出水點(diǎn)水量降低后進(jìn)行注漿，在注入漿液凝固后再將導(dǎo)水通道（鉆孔）堵死，這樣減小了注漿時(shí)涌水量和水壓，使涌水治理容易實(shí)施。如圖2所示：

（二）注漿材料選擇

注漿材料中一般注漿材料多為水泥漿液，對(duì)于堵水用量大，故而不選擇成功較高的化學(xué)材料。水泥－水玻璃雙液漿因其具有凝固速度快、結(jié)實(shí)率高、凝固強(qiáng)度大、成本低等特點(diǎn)一直是注漿材料中的首選。

水泥選用425號(hào)粉煤灰水泥，水玻璃濃度為38°Be'。在進(jìn)行注漿前，對(duì)水泥漿水灰比、水泥—水玻璃比進(jìn)行了試驗(yàn)。經(jīng)試驗(yàn)最終確定水灰比為0.5∶1，水泥—水玻璃比為1∶0.35，此種比例初凝時(shí)間為30s。這樣能保證漿液在遇到高壓水時(shí)不至于被水迅速?zèng)_走，在圍巖裂隙中能迅速凝固，與巖體共同形成帷幕。

（三）注漿施工工藝

1．首先對(duì)三個(gè)出水點(diǎn)的補(bǔ)水通道進(jìn)行判斷，可以通過(guò)觀測(cè)水流方向，或在出水點(diǎn)附近打鉆孔勘察，確定后補(bǔ)打?qū)@孔進(jìn)行導(dǎo)水，直至出水點(diǎn)水量明顯下降。

2．在出水點(diǎn)巷道10m范圍內(nèi)打注漿孔，鉆孔方向?yàn)檠厮鞣较?，并及時(shí)布孔口管。注漿孔沿巷道斷面順?biāo)较虿贾?，孔?m，分別布置頂孔和幫角孔。先從幫孔開始注，逐漸向上，最后注頂孔。

3．注漿過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)鄰近孔出現(xiàn)跑漿時(shí)應(yīng)立即采取封孔措施。

4．當(dāng)出水點(diǎn)10m范圍注漿孔都注漿后，再對(duì)導(dǎo)水鉆孔進(jìn)行注漿封孔。

（四）治水效果

在東榮一礦進(jìn)行注漿技術(shù)實(shí)施，對(duì)東榮一礦出水點(diǎn)中的①、②、④三個(gè)出水點(diǎn)進(jìn)行了集中涌水治理。其中①點(diǎn)涌水量由原來(lái)的106m³/h降至為12m³/h以下，②點(diǎn)涌水量由原來(lái)的96m³/h降至為10m³/h，④點(diǎn)涌水量由原來(lái)的78 m³/h降至為13m³/h，累積降低礦井涌水量近240m³/h。以上水量數(shù)據(jù)均采用激光水流測(cè)速儀測(cè)得。

五、結(jié)論

結(jié)合東榮一礦礦井涌水特點(diǎn)提出的注漿治理技術(shù)，在對(duì)東榮一礦主要出水點(diǎn)治理后，得出：

1．通過(guò)對(duì)東榮一礦涌水原因的分析，確定了東榮一礦涌水的直接水源應(yīng)為各層砂巖的靜儲(chǔ)量，間接水源為第四系砂礫石孔隙水。

2．在借鑒了以往礦井涌水治理的基礎(chǔ)上，結(jié)合東榮一礦涌水特點(diǎn)，分析確定東榮一礦涌水注漿治理技術(shù)。

3．注漿技術(shù)在東榮一礦的實(shí)施，實(shí)踐驗(yàn)證了該技術(shù)的可行性與合理性，同時(shí)降低了礦井總涌水量近240m³/h。該技術(shù)方案可作為東榮一礦當(dāng)前涌水治理主要技術(shù)手段，為該礦巷道的掘進(jìn)提供了速度保證。

參考文獻(xiàn)

[1]王尚令，孫本魁，洪荒．恒源公司礦井4煤層頂板砂巖裂隙水突水分析及治理[J]．礦業(yè)快報(bào)，2005，（11）．

[2]吳振嶺．?dāng)鄬油凰卫淼淖{工藝[J]．礦業(yè)安全與環(huán)保，2005，（32）．

[3]陳會(huì)林，衛(wèi)保進(jìn)，謝小軍．井巷高壓突水治理工藝[J]．探礦工程，2007，（4）．

[4]馬素俠，王福順，桑向陽(yáng)．帷幕淺截注漿技術(shù)在煤礦防治水中的應(yīng)用[J]．中國(guó)礦業(yè)，2008，（4）．

[5]車?guó)櫉ǎ簩毸拢旱V頂板砂巖裂隙水防治技術(shù)[J].華北科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，4（2）．

[6]劉新華，謝志紅，徐克新．強(qiáng)承壓奧灰水條件下雙液注漿封孔堵水技術(shù)[J]．山東煤炭科技，2005，（1）．

作者簡(jiǎn)介：劉偉鋒（1978－），男，河南南陽(yáng)人，黑龍江省雞西大學(xué)助教，研究方向：安全與環(huán)境工程。