導(dǎo)水巖溶陷落柱的治理新技術(shù)

趙斌

（山西義棠煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 介休 032000）

導(dǎo)水巖溶陷落柱的治理新技術(shù)

趙斌

（山西義棠煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 介休 032000）

山西某礦100302綜采工作面發(fā)生了透水事故，因地制宜，創(chuàng)出一套井下靜水控制注漿技術(shù)，對(duì)發(fā)育的巖溶陷落柱進(jìn)行了徹底的治理，對(duì)工作面盡快復(fù)產(chǎn)回收提供了有力條件，并填補(bǔ)了以往注漿技術(shù)的空白。

綜采工作面；透水；井下鉆注；控制注漿

1 問(wèn)題的提出

山西某礦年產(chǎn)120萬(wàn)t，2008年10月27日凌晨?jī)牲c(diǎn)鐘100302綜采工作面發(fā)生突水事故，出水量約300 m3/h，使工作面被迫停產(chǎn)。災(zāi)情發(fā)生后，該礦各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)迅速趕到現(xiàn)場(chǎng)，組織人員進(jìn)行強(qiáng)排水作業(yè)，由于排水能力不足，20 h后該工作面全部淹沒(méi)，水位呈緩慢上漲狀態(tài)。

2 工作面的概況

工作面位于井田東翼，緊貼井田邊界；地表無(wú)任何建筑物，屬丘陵地帶，上部為+610水平采空區(qū)。工作面開(kāi)采10號(hào)煤層，呈傾斜布置，全長(zhǎng)140 m。此次突水點(diǎn)距工作面機(jī)頭48m，標(biāo)高+508。工作面運(yùn)輸巷標(biāo)高最高+530，軌道巷高最高+522。

工作面回采中揭露F1、F2斷層，兩斷層中為破碎帶，初步判斷為地塹構(gòu)造，且伴有大量淋水，但未引起重視，后因破碎帶頂板難以控制、經(jīng)常坍塌，采用注馬麗散、波雷音等化學(xué)漿液，進(jìn)行封堵淋水和頂板加固，取得一定成效。工作面繼續(xù)推進(jìn)期間，煤壁突水，未采取任何堵漏措施，出水量越來(lái)越大，采取捕救措施已來(lái)不及，只能進(jìn)行強(qiáng)排水作業(yè)，排水未果、工作面被淹沒(méi)。

3 水文地質(zhì)概況

技術(shù)人員對(duì)涌水采樣化驗(yàn)，結(jié)果斷定涌水為奧陶紀(jì)灰?guī)r含水層水，靜水位為+530。10號(hào)煤層位于石炭系，煤層底板以下18.8 m為木溪灰?guī)r，木溪灰?guī)r以下為奧陶紀(jì)，奧陶紀(jì)灰?guī)r是強(qiáng)含水層。10號(hào)煤層底板受構(gòu)造影響，次生構(gòu)造較多，巖層受擠壓，抗壓能力減弱，形成破碎帶，進(jìn)而產(chǎn)生導(dǎo)水通道，奧灰水將破碎帶內(nèi)泥、沙、石子帶出，造成導(dǎo)水通道越刷越大，這是造成工作面被淹的直接原因。

4 注漿方案確定

考慮到陷落柱體積大、地表建立注漿站有困難、工作面上部為+610采空區(qū)等諸多因素，決定采用井下靜水控制注漿技術(shù)封堵工作面的涌水。將注漿鉆場(chǎng)布置到工作面完整煤層中，進(jìn)行打眼注漿。

5 注漿組織施工

5.1 準(zhǔn)備工作

在工作面兩順槽砌筑擋水墻，首先砌筑兩道密閉墻，墻厚1.5 m，兩墻間距3 m，中間用毛石、沙漿充填，外墻砌筑過(guò)程中安設(shè)注漿管，對(duì)擋水墻進(jìn)行充填密實(shí)。墻上留有觀測(cè)孔，裝壓力表測(cè)定工作面水位。在靠近出水點(diǎn)順槽掘進(jìn)一注漿專(zhuān)用巷，布置注漿鉆場(chǎng)，建立注漿站。待注漿鉆場(chǎng)掘進(jìn)到位，注漿站建立后，工作面水位達(dá)到+530，水位停止上漲，符合注漿要求，可以開(kāi)始注漿。

5.2 組織施工

（1）止?jié){墻施工：止?jié){墻總長(zhǎng)8 m（具體位置見(jiàn)附圖），墻厚600mm，剩余空間用毛石，沙漿充填。在注漿鉆場(chǎng)內(nèi)，用風(fēng)鎬沿巷道輪廓線開(kāi)挖寬度600 mm，深度500mm的溝槽。挖好后，用料石砌筑密閉墻，施工過(guò)程中，預(yù)埋8根φ1＇×1m（一頭帶絲扣）鋼管，兼作導(dǎo)水管用。將煤壁滲水導(dǎo)出墻外，待墻體砌筑完畢24 h后，對(duì)墻體注水泥水玻璃漿加固。7h后，開(kāi)始布孔。

（2）鉆孔布置：根據(jù)出水點(diǎn)位置及注漿鉆場(chǎng)位置關(guān)系圖布孔，首先布置探測(cè)孔，用以確定構(gòu)造性質(zhì)及范圍。施工過(guò)程要認(rèn)真收集鉆出的巖芯，如無(wú)水就一直鉆進(jìn)，如有水起鉆注漿，注后，再次進(jìn)行鉆孔，出水再注，反復(fù)出水，反復(fù)注漿，直至探明構(gòu)造性質(zhì)及范圍，見(jiàn)圖1。

圖1 注漿孔布置圖（1-8號(hào)）

確定構(gòu)造為陷落柱及其范圍后，采用扇形布孔法再行布孔，自上而下分段法注漿。終孔孔位應(yīng)到達(dá)本溪灰?guī)r層位，通過(guò)定量注漿，控制漿液擴(kuò)散范圍，在陷落柱內(nèi)形成一堅(jiān)硬殼體，阻止水流通過(guò)。然后再次鉆孔，鉆透殼體注漿，加固這一殼體，防止工作面回收做通道中再次出水。又因恐其F1斷層導(dǎo)水增加一鉆孔，見(jiàn)圖2，圖3，圖4。

（3）注漿設(shè)備選型：注漿孔選用KDJ-100型潛孔鉆機(jī)，鉆孔速度快；選用遼寧葫蘆鳥(niǎo)市生產(chǎn)的2TGZ-60/210型雙液注漿泵；選用立式200L攪拌機(jī)攪拌，二次攪拌，使用壓風(fēng)攪拌。

圖2 注漿孔布置圖（9-16號(hào)）

圖3 注漿孔布置圖（17-29號(hào)）

圖4 注漿孔剖視圖

（4）注漿材料：以水泥水玻璃雙液漿為主，單液漿為輔；選用P.042.5普通硅酸鹽，新鮮、穩(wěn)定性強(qiáng)的水泥；選用摸數(shù)2.8～3.1，濃度45Be＇以上的液體水玻璃，生產(chǎn)原料要求使用工業(yè)純堿（Na2CO3）。

（5）注漿參數(shù)選擇：漿液配比：水泥漿濃度為水灰比1∶1，水玻璃漿液濃度為33Be＇～35Be＇。注漿終壓 ρ為0.2MPa～0.5MPa，應(yīng)視鉆孔深度調(diào)整；初始階段，每段高注入量不大于3m3；第一次鉆孔段高為5m，以后以鉆孔出水情況及夾鉆卡鉆情況調(diào)整。

6 注漿質(zhì)量評(píng)價(jià)

注漿屬于地下隱蔽性工程，注漿質(zhì)量評(píng)價(jià)以各孔的注漿參數(shù)進(jìn)行分析；從后期注漿孔鉆取的巖石來(lái)觀測(cè)巖層被漿液充填的程度和漿液的固結(jié)質(zhì)量，以作定性分析；再以注漿前后水文條件的變化，并測(cè)出最終涌水量；以作定量評(píng)價(jià)。

打開(kāi)擋水墻閘門(mén)，進(jìn)行試排水作業(yè)，排至頂板導(dǎo)水灰?guī)r標(biāo)高以下后停止，進(jìn)行觀測(cè)。工作面水位無(wú)上漲跡象，工作面順槽內(nèi)頂板淋水變小，工作面順槽內(nèi)頂板探水孔已完全不出水。根據(jù)以上參數(shù)，得知此次注漿堵水取得圓滿性結(jié)果。

7 結(jié)束語(yǔ)

此次綜采工作面突水是該礦首次突水事故，依靠該礦的技術(shù)力量，組織施工隊(duì)伍，大膽采用井下注漿堵水方法，在短短兩個(gè)月時(shí)間內(nèi)成功治服水患，不僅回收出工作面全部設(shè)備，并創(chuàng)出了一條注漿堵水的新路。

New Treatment Technology of Water-conducting Karstic Collapse Columns

ZHAO Bin
(Shanxi Yitang Coal Co.,Jiexiu Shanxi 032000,China)

According to the water inrush accident in No.100302 fully-mechanized driving face of some mine of Shanxi,a set of hydrostatic controlled grouting techniques in the pit is created.The method harnesses the developed karstic collapse columns thoroughly,provides the powerful condition for restoring production,and fills the gap of previous grouting technology.

fully mechanized driving face;water inrush;underpit drilling and grouting;controlled grouting

TD743

A

1672-5050（2010）09-0069-03

2010-06-21

趙 斌（1985—），男，山西介休人，大專(zhuān)，技術(shù)員，從事承壓開(kāi)采防治水技術(shù)研究工作。

徐樹(shù)文