底板注漿改造技術(shù)在趙樓煤礦619工作面的應(yīng)用

鄭允建

（淮北市烈山區(qū)趙樓煤礦，安徽 淮北 235058）

一、工程概況

趙樓煤礦619工作面回采到距離停采線90m左右位置，工作面底板出水。根據(jù)淮北礦區(qū)地質(zhì)和水文地質(zhì)特征分析，619工作面底板出水可能與煤層底板下部賦水太遠(yuǎn)群灰?guī)r層有水力聯(lián)系。為了確保剩余工作面煤層的安全回采，趙樓煤礦委托徐州中地物探科技新技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司于2010年10月24日，采用瞬變電磁法在619工作面材料巷和運(yùn)輸巷內(nèi)對(duì)工作面底板灰?guī)r水進(jìn)行探測(cè)，探測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)在工作面底板20m以下有一個(gè)異常區(qū)，這一異常區(qū)主要是砂巖、泥巖及太灰群灰?guī)r，其形態(tài)為上小下大的椎體，水地質(zhì)特征表現(xiàn)為初始階段出水量較小，后期有可能發(fā)生較大的突水，嚴(yán)重時(shí)有可能造成淹井傷人事故。這一點(diǎn)在皖北礦區(qū)的界溝煤礦和五溝煤礦都發(fā)生過(guò)類(lèi)似現(xiàn)象，所以絕不能忽視，應(yīng)該引起高度重視。要想安全的回采619工作面的剩余煤量，根據(jù)《煤礦防治水規(guī)定》必須對(duì)工作面底板“異常區(qū)”進(jìn)行綜合治理，徹底消除619工作面底板灰?guī)r水的安全隱患，保證礦井的安全正常生產(chǎn)。

二、治理方案的選擇

根據(jù)其他礦區(qū)生產(chǎn)礦井對(duì)煤層底板“異常區(qū)”的治理方法和經(jīng)驗(yàn)，對(duì)趙樓煤礦619工作面底板“異常區(qū)”的綜合治理原則是“截源堵流”，也就是從“異常區(qū)”的下部、中部和上部分別施工注漿鉆孔，對(duì)“異常區(qū)”中的裂隙、空隙等出水通道用水泥漿液全部注實(shí)，達(dá)到“截源堵流”的目的，首先根據(jù)徐州中地物探科技新技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司瞬變電磁法探測(cè)的結(jié)果和建議，在619工作面的皮帶機(jī)巷中布置兩個(gè)鉆場(chǎng)12各鉆孔，注漿鉆孔的布置必須保證在平面上和剖面上，在注漿時(shí)漿液能對(duì)“異常區(qū)”的水流進(jìn)行有效的全面封堵，從而根本上杜絕“異常區(qū)”導(dǎo)致619工作面底板發(fā)生突水事故的安全隱患。

三、注漿鉆孔的設(shè)計(jì)

首先確定注漿鉆孔終壓4MPa，漿液擴(kuò)散半徑為10～20m，再根據(jù)徐州中地物探科技新技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司瞬變電磁法的探測(cè)結(jié)果－－異常區(qū)的總體形態(tài)為上小下大的椎體，其上部距離煤層底板20m，下部距離煤層底板50m，椎體中下部直徑約40m，下部與太灰群灰?guī)r層相連，這樣注漿鉆孔在剖面上要布置3組，在平面上平均每組要布置4個(gè)鉆孔，注漿鉆孔總數(shù)12個(gè)，總工程量月863m，上部4個(gè)孔為驗(yàn)證孔。注漿孔采用一路Ф108mm套管，如果不行在下第2路Ф98mm套管，第一組孔套管15m，第二組孔套管20m，第三組孔套管25m。

四、設(shè)備的選用

根據(jù)設(shè)計(jì)鉆孔的實(shí)際情況和注漿的實(shí)際需要，本次選用的設(shè)備為：

1．杭鉆SGZ－ⅢA型300m鉆機(jī)2臺(tái)；

2．衡陽(yáng)BW250／6型泥漿泵2臺(tái)；

3．葫蘆島注漿泵廠的2TGZ200／15型雙液可調(diào)式注漿泵1臺(tái)；4．0．3m3立式攪拌機(jī)1臺(tái)。

五、鉆孔結(jié)構(gòu)及技術(shù)要求

首先選用 Ф113mm鉆頭開(kāi)孔，鉆進(jìn)到15．5m，下入Ф108mm套管15m，15m到終孔為Ф75mm裸孔鉆進(jìn)。

鉆孔均采用清水無(wú)巖心鉆進(jìn)，鉆具應(yīng)加導(dǎo)向，保證鉆孔不發(fā)生彎曲、歪斜。

六、套管及固定的技術(shù)要求

套管選用普通地質(zhì)套管，每根長(zhǎng)1．5m，套管與套管用接箍連接時(shí)要滿(mǎn)絲滿(mǎn)扣擰緊，套管最上一根的孔口焊接高壓法蘭盤(pán)；固管用42．5級(jí)普通硅酸鹽水泥制成0．6：1的純水泥漿，水泥漿凝固時(shí)間為72小時(shí)，然后掃孔，掃孔超出套管0．5m后，對(duì)套管進(jìn)行固管的耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力達(dá)到5MPa，以套管外壁不滲漏水、套管不動(dòng)為合格，否則要重新固管。

619工作面注漿鉆孔參數(shù)一覽表

七、鉆孔的施工

先在皮帶機(jī)巷施工兩個(gè)鉆機(jī)窩，鉆機(jī)窩的尺寸按施工單位的要求進(jìn)行施工，要保證支護(hù)安全可靠，沒(méi)有安全隱患。

鉆孔的施工順序從“異常區(qū)”的下部開(kāi)始向下施工，也就是先施工最下面的一組鉆孔，然后施工中間一組鉆孔，最后施工上面一組鉆孔（檢查孔）。

八、孔口裝置

每一個(gè)鉆孔均準(zhǔn)備一個(gè)高壓閘閥，閘閥通孔直徑Ф100mm，耐壓6MPa，在套管試壓合格準(zhǔn)備向賦水異常體鉆進(jìn)時(shí)安裝好高壓閘閥，另外準(zhǔn)備一個(gè)和高壓法蘭盤(pán)螺絲眼相同的悶板，上面焊接1寸帶絲扣的無(wú)縫鋼管，上接1寸高壓小球閥，留做套管耐壓試壓和鉆孔出水時(shí)測(cè)量水壓及水量，也留做向孔內(nèi)注漿用。

九、注漿

注漿材料選用42．5級(jí)普通硅酸鹽水泥制成的純水泥漿液，每一個(gè)鉆孔注漿均采用先稀后濃的方法，也就是隨著注漿量的增加，漿液濃度從開(kāi)始的1：1逐漸增加到0．7：1直至達(dá)到設(shè)計(jì)的注漿終壓，設(shè)計(jì)終壓4MPa。注漿孔的注漿順序采用上行法注漿，也就是先從最下面的一組鉆孔注起，然后注中間一組鉆孔，最后注上面一組鉆孔，直至把可能的出水通道全部堵實(shí)，達(dá)到預(yù)期的注漿效果。

十、結(jié)論

經(jīng)采前探查認(rèn)為619工作面水文地質(zhì)條件比較復(fù)雜，局部海相泥巖隔水性能較差，存在導(dǎo)升現(xiàn)象。底板灰?guī)r水對(duì)工作面安全回采造成較大威脅，單純通過(guò)疏放水雖可降低含水層壓，但非控制性的、過(guò)分的疏放會(huì)早造成排水費(fèi)用高，浪費(fèi)水資源等問(wèn)題，開(kāi)展工作面地板注漿加固和改造是必要的。

通過(guò)工作面注漿后二次電法探查、取芯驗(yàn)證及涌水量對(duì)比試驗(yàn)的驗(yàn)證得出：工作面賦水異常范圍明顯減少，并對(duì)注漿后的異常區(qū)進(jìn)行了重點(diǎn)注漿加固，總體評(píng)價(jià)注漿效果好，達(dá)到了改造地板含水層為隔水層的目的，

619工作面可以進(jìn)行安全回采剩余煤量。通過(guò)地板含水層注漿改造結(jié)合對(duì)灰?guī)r水有控制的排放，節(jié)約了大量大治水費(fèi)用，可以達(dá)到安全回采和經(jīng)濟(jì)效益最佳結(jié)合，為解放受下部巖溶高承壓水威脅的煤炭開(kāi)采探索出了一條有效的途徑。

［1］王國(guó)際．注漿技術(shù)理論與實(shí)踐［M］．徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2000．

［2］國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局．煤礦防治水規(guī)定［S］．北京：煤炭工業(yè)出版社，2009．