煤礦立井堵水案例

齊蓬勃　劉志?！≈茌x

摘要：煤礦在掘進(jìn)混合立罐窩至煤層底板下12.5m時(shí)出現(xiàn)突水，使掘進(jìn)工作不能正常進(jìn)行。文章采用改造底板及特殊工藝分步成功地將動(dòng)態(tài)底板突水轉(zhuǎn)換成靜態(tài)可控流水直至最后治理不影響正常生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：煤礦立井；突水治理；堵水案例

中圖分類號(hào)：TD265 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）32-0093-02

1 概況

該礦立井位于井田的東北區(qū)域，設(shè)計(jì)井筒垂直深度300m，水平大巷沿煤層頂板布置在煤層中，井底馬頭門處底板標(biāo)高+347m。井底罐窩底位于馬頭底板標(biāo)高下20m處標(biāo)高為+327m。

5號(hào)煤層底板至奧陶系石灰?guī)r頂面距離18.05～38.92m，一般厚度20m左右。也就是說井底罐窩底底板可能破強(qiáng)含水層峰峰二段。

煤層底板太原組K2灰?guī)r和石英砂巖屬直接充水含水層，其水量稍大，充水強(qiáng)度稍強(qiáng)，由于太原組下部隔水巖層不穩(wěn)定，該含水層與富水性強(qiáng)的奧灰?guī)r溶水發(fā)生水力聯(lián)系時(shí)，極有可能造成礦井突水。

煤系沉積基底為奧陶系灰?guī)r，該層含水空間以溶蝕裂隙為主，富水性強(qiáng)且及不均勻，巖溶水連通性良好，區(qū)域性水位標(biāo)高為+372.00m，由于太原組下部巖層隔水性能不穩(wěn)定，奧灰水將對(duì)煤層開采標(biāo)高+372以下均會(huì)構(gòu)成威脅。

該礦煤混合立井凈直徑為5m、掘進(jìn)直徑7m、馬頭門底板標(biāo)高為煤層底板標(biāo)高、2012年12月底當(dāng)罐窩掘至馬頭門下12.5m時(shí)即+334.8m時(shí)井筒與井壁結(jié)合部出現(xiàn)透水，透水量50～70m3/h，根據(jù)化驗(yàn)結(jié)果初步斷定水源為間接裂隙導(dǎo)入的奧陶紀(jì)灰?guī)r巖溶水。突水導(dǎo)致混合立井停工直至2013年5月的突水治理工作竣工后才正常施工。

2 治理方案

2.1 設(shè)計(jì)方案

用建筑架管在罐掘進(jìn)底板上搭1.0m處搭建工作平臺(tái)、以便鉆機(jī)在水面上施工導(dǎo)水孔；在罐窩底四周施工132mm導(dǎo)水鉆孔并安裝108mm導(dǎo)水管；因?yàn)楣薷C底板經(jīng)常因?yàn)榕潘畣栴}有一定深度的積水，所以無法用常規(guī)材料固結(jié)導(dǎo)水管，我們選用高分子親水材料美固德作為導(dǎo)水管固結(jié)材料；用60m3/h流量管道泵將導(dǎo)水孔中水排出，使井底不再積水以便于施工；導(dǎo)水孔工作正常后在罐窩底按設(shè)計(jì)施工周邊和中介底板改造注漿加固鉆孔，以改造加固罐窩底以下15m（設(shè)計(jì)7m突水防護(hù)層）范圍的底板，以防后期向下延深罐窩至馬頭門以下20m時(shí)突水。

圖1

2.2 因故變更方案

因施工過程中發(fā)現(xiàn)礦井總排水能力不能滿足施工中透水量增加需要的排水量，故方案調(diào)整如下：

（1）撤除搭建的工作臺(tái)鉆機(jī)，放棄原來搭建的鉆機(jī)平臺(tái)；（2）用機(jī)磚垛和10cm木板在罐窩底板上搭建（水面以上）搭建一個(gè)混凝土承載平臺(tái)，平臺(tái)高度1000mm，平臺(tái)下部為容納積水空間；（3）在平臺(tái)上施工2.6m厚混凝土，混凝土標(biāo)號(hào)為C30、并在混凝土中參入防滲劑和少量速凝劑；（4）平臺(tái)上的混凝土中預(yù)埋800mm混凝土管和4根108導(dǎo)水管，導(dǎo)水管下部與井壁壁根相接，在800mm混凝土管放置530mm塔式排沙水泵，水泵揚(yáng)程50m流量80m3/h，水泵主要用于平臺(tái)施工期間泵水；（5）平臺(tái)上108mm導(dǎo)水管用于平臺(tái)施工期間導(dǎo)水及平臺(tái)凝固后向平臺(tái)下容水空間注漿，同時(shí)在混凝土施工期間預(yù)埋9個(gè)后期深部注漿的133mm一級(jí)注漿套管；（6）混凝土凝固后，從井壁和混凝土管周壁之間及預(yù)埋的800mm管路四周預(yù)埋的高分子注射管中美固得高分子材料，以防用混凝土充注平臺(tái)下空間時(shí)這些部位泄壓泄水；（7）從800mm混凝土管中抽出排沙泵，用混凝土充注平臺(tái)下部預(yù)留容水空間后再高壓從800mm管道中、平臺(tái)于井壁之間預(yù)埋的美固得注射管高壓注入親水高分子材料；確保原來預(yù)留的下部空間充滿充實(shí)，再用混凝土和美固德充注下部預(yù)留空間時(shí)導(dǎo)水管路必須能正常導(dǎo)水。

3 施工工藝

以上工作完成后形成一個(gè)可靠的無水平臺(tái)，用平臺(tái)上的鉆機(jī)從9個(gè)預(yù)埋的133mm一級(jí)套管中（套管上安裝高壓截止閥）施工直到平臺(tái)下垂直18m的鉆孔、并通過鉆孔向深部以3～5MPa的壓力注射水泥；水泥、膠泥土混合漿液。

4 治理效果

經(jīng)過為時(shí)30天的施工，9個(gè)注射孔注入水泥150噸、膠泥土100多噸、2013年5月中旬爆破起除了2.6m混凝土止?jié){蓋層及1m混凝土、美固德注射復(fù)合層，直至原來突水面，并向下再掘8m至標(biāo)高+326.8再無突水、積水的蹤影，收到了很好的治理結(jié)果。

5 分析及結(jié)果

第一次搭建平臺(tái)施工失敗的主要原因是礦井井底排水系統(tǒng)能力小，鉆機(jī)平臺(tái)下的突水點(diǎn)涌水不能及時(shí)排盡并經(jīng)常處于積水較深的狀態(tài)，更換流量和揚(yáng)程較大的排沙泵后系統(tǒng)管路不能滿足原來井底斷層破碎帶涌水、新鉆孔涌水及鉆機(jī)施工排出水需要，不得已調(diào)整為第二套施工費(fèi)用較高的至漿蓋方案。

如果礦井及立井排水能力能夠滿足原來井底斷層破碎帶涌水、新施工鉆孔涌水及鉆機(jī)施工排總水量需要，第一套施工方案還是比較經(jīng)濟(jì)可行的。

作者簡(jiǎn)介：齊蓬勃（1960—），男，陜西澄城縣董家河煤礦分公司總工程師，采煤高級(jí)工程師，研究方向：礦井防治水及采礦工程設(shè)計(jì)。